JP2006527822A - 回転運動の伝達装置 - Google Patents

Abstract

本発明は回転運動を伝達する装置（１）に関する。前記装置は、駆動要素に連結される入力軸（５）と、伝動機構によって前記駆動軸（５）と相互作用する出力軸（１０）とを含む。本発明によれば、前記伝動機構は、その基本形状が球又は楕円である伝達要素（３０）を含む。

Description

本発明は、請求項１の前段の特徴を有する回転運動の伝達装置と、このタイプの装置の使用方法とに関する。

このタイプの装置を特許文献１からかじ取り歯車装置の形で知ることができる。この開示は、ハンドルが装着されるステアリングコラムと、自動車の操だ車輪に連結されるかじ取りリンク機構と、そのかじ取りリンク機構に機械的に連結されて右位置及び左位置の間を作動し得る油圧機械式かじ取り歯車装置とを含むパワーステアリング装置、特に電気油圧式パワーステアリング装置を開示している。ステアリングコラムは、駆動に関して、ボールねじを有しステアリングナットに多数の球体を介して確実伝達方式で連結されるステアリングスクリューに接続される。ステアリングナットはその外側に歯車の歯形を有しており、その歯形はかじ取り歯車装置のアームの歯車の歯形とかみ合って連結される。

独国特許発明第２４１０４８９号明細書

本発明の目的は、回転運動を伝達する別の方式の装置を規定することにある。

上記目的は請求項１の特徴によって実現される。

本発明の基本的な発想は、その基本形状が球、回転楕円体または回転双曲体である伝達要素を備えた伝動機構を提供する点にある。この伝達要素は、例えば、球、回転双曲体、楕円体、あるいは楕円の回転斜板として設計することができる。これによって、簡易であるが故に効率的で安価な伝動機構が実現される。例えば、この場合、内部の複雑な機械加工を伴う部品を必要としない。

一つの実施形態では、伝達要素が、指状の制御突起と係合する制御溝を備えており、この指状制御突起は出力レバーによって出力軸に連結される。又この代わりに、指状制御突起を制御溝内で転動するころがり要素とすることもできる。この場合は、ころがり要素を軸受けによって出力軸に駆動連結する。伝達要素の基本形状が球又は楕円であることによって、指状制御突起が制御溝に常に係合している状態が保証される。この場合、楕円の伝達要素は入出力軸間にオフセットが必要である場合に用いられる。

本発明の別の実施形態では、制御溝が伝達要素の表面上又は内部にリング状あるいはらせん状に配置される。リング状配置の場合は、制御溝は入力軸の長手方向軸に対して傾斜して配置される。閉じられたリングは、入力軸が１回転する間に、出力軸が一旦１方向に最大限度まで回動されてそれから再度元に戻されるという作用効果を有している。この場合、回動の大きさ、従って伝動機構の伝達比は、入力軸の長手方向軸に対するリングの傾斜によって変化する。このタイプの伝動機構は、例えば、車両のウィンドシールドワイパ駆動装置において実施することができる。

伝達要素の基本形状が球体で制御溝がリング状である場合は、指状制御突起を玉軸受けのボールで作ることができる。この場合、玉軸受けの内輪（内側のリング）が制御溝によって形成されるか、あるいは内輪が制御溝に取り付けられる。玉軸受けの外輪（外側のリング）は出力軸に接合される。

制御溝がらせん配置される場合は、当該制御溝は入力軸の長手方向軸をらせん状に取り囲み、そのらせんの各点の直径は、伝達要素と入力軸との一方の連結点から反対側の連結点に進む際に、伝達要素の球又は楕円の基本形状に応じて変化する。回転双曲体は、楕円の基本形状の場合と異なって、凸型ではなくて凹型の基本形状を有している。このタイプの伝動機構は、例えば車両のかじ取り歯車装置として用いることができる。この場合、伝動機構の伝達比は、長さ、従って制御溝の巻き数によって決定される。

又別の実施形態においては、らせん状の制御溝が少なくとも部分的に異なるピッチを有している。この方法で、入出力軸間の比を変化させることができる。

一例として、伝達要素の最大半径領域における制御溝の巻き方を相互に狭く配置すること、すなわち伝達要素と入力軸との連結点に近い端部領域におけるよりも低ピッチにすることができる。

このタイプの有利な適用事例は操だ車両のかじ取り歯車装置にある。この方式においては、指状制御突起が入力軸に直角に動く直進時の中心位置の回りで入力軸に僅かなかじ取り動作を与えても、出力軸には僅かな角度変化しかもたらさないが、一方、入力軸に連結されているハンドルに大きなかじ取り量を入力してかじ取り動作をさらに大きくすると、出力軸における顕著なかじ取り動作が作り出される。これは種々の運転状況において使用する場合に特に有利である。例えば、高速道路走行中の高速においては、僅かなかじ取り動作は走行方向における僅かな変化のみを実現するべきである。通常大きなかじ取り角の変化が要求される低速又は駐車運転の場合には、大きなかじ取り角において伝達比を増大させると、運転者が、操だ車輪を適切に鋭く方向変換させるために、ハンドルによって入力軸に僅かな数の回転を与えるだけでよいという効果が得られる。

さらに別の実施形態においては、作動モータのような作動器を装備し、それによって指状制御突起の出力レバーに対する位置を変化させることができる。指状制御突起の回動が出力レバーを回動させ、出力レバーに連結される出力軸を回動させる。入力軸の回転運動から独立した指状制御突起の回動が出力軸の回動を惹起するので、回動の動きを重ね合わせることができる。

従って、本発明による装置を車両のかじ取り歯車装置として使用すると、重ね合わせ伝動機構を実現することができ、それによって、車両の走行挙動を変えるために操だ介入を実現することができる。例えば、制御器が不安定な走行状況を検知した場合、かじ取りリンク機構によって操だ車輪に連結されているかじ取り歯車装置から、走行安定性を増大させるかじ取り角を操だ車輪に与えることができる。同様に、例えば車両の機敏性を増大させるかじ取り角を与えることができる。

本発明のさらに別の実施形態においては、制御溝が少なくとも部分的に曲線断面を有する。曲線部分は特に円形であり、指状制御突起が制御溝に係合する際に、当該指状制御突起の長手方向軸が、指状制御突起の回動の程度には関係なく常に制御溝の表面に直角に移動するようになっている。

さらに又別の実施形態では、伝達要素が中空であるか及び／又は多孔質性の表面を有している。この方法によって、例えば軽量の伝動機構を実現することができる。入力軸から出力軸へのかじ取りモーメントの伝達に必要な剛性は、この場合適当であれば、伝達要素の中空空間内に補強棒を配置することによって実現することができる。又、伝達要素を取り巻き状の制御溝と巻き溝間を繋ぐ結合部材とだけから形成することもできる。

次に図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。

図１は、本発明による装置１の構造を原理的に平面図において示す。入力軸５は２つの点６において回転可能に支承される。球形の伝達要素３０が、軸受け点６の間で２つの連結点３１、３２において入力軸５に接合される。制御溝４０が伝達要素３０の表面３３に設けられ、その制御溝は、球３３の表面に沿って入力軸５の長手方向軸７の回りにらせん状に、２つのストッパ４１の間に延びている。

図１においては、制御溝４０の巻き溝４２は一定ピッチを有している。しかし、異なるピッチを有する制御溝４０の部分を設けることも可能である。特に、球の中心３４の範囲においては小ピッチとし、連結点３１、３２に面する範囲では大ピッチにすることが可能である。

出力軸１０は入力軸５の長手方向軸７に対してほぼ直交して配置され、２つの軸受け点１１において回動可能に支承される。この場合、出力軸１０は、入力軸５に対して、２つの軸５、１０のそれぞれの長手方向軸７、１２が球形伝達要素３０の中心点３４で交差するように配置される。

Ｌ型アームの形の出力レバー１５は、伝達要素３０に向き合う出力軸１０の端部に接合される。制御溝４０と係合する指状制御突起２０は、伝達要素３０に向き合う出力レバー１５の端部に配置される。図１では、指状制御突起２０は単に鎖線のみで示されているが、これは、指状制御突起が伝達要素３０の背後に位置していて、伝達要素３０によって隠されているからである。別の実施形態では、出力レバー１５は、ブラケット又は半リングの形態としてもよく、伝達要素３０の出力軸１０に面する側に回転可能に装着してもよい。

しかし、出力レバー１５は、上記の出力レバー１５の第１アームと共にかぎ型を形成する第２のアームを備えてもよい。この場合は、指状制御突起２０は、同様に、伝達要素３０に向き合う第２アームの終端部に配置されて制御溝４０と係合する。図１の位置においては、制御溝４０との係合は、制御溝４０の右手のストッパ４１の近傍で行われている。このタイプのかぎ型を設計する場合には、入力軸５の長手方向軸７に沿う制御溝４０のピッチを、球形の伝達要素３０の中心点３４に関して点対称となるように設計する必要がある。

しかし、本発明はこのタイプの対称的な実施形態に限定される訳ではない。実際のところ、例えば図１の伝達要素３０の右半分と左半分との間で、制御溝４０のピッチに非対称が存在してもよい。この場合は、実際上は、拘束が生じることなくただ１個の指状制御突起２０を制御溝４０の中にガイドすることができるように、出力レバー１５のただ１本のアームだけが設けられることになるであろう。指状制御突起２０の中心位置を始点とする、入力軸５の回転方向に応じた入出力軸５、１０間の不等な増速及び減速伝達は、このタイプの非対称によって実現することができる。

出力レバー１５の１本又は複数のアームは、例えば球形の伝達要素３０の表面３３から等距離となるように曲線形状として設計することもできる。

図２は、図１に対して９０°回転した方向から見た図である。出力軸１０は図面の背後に延びているので、単に鎖線で示されている。図１の場合と違って、図２の出力レバー１５は、入力軸５の長手方向軸７に対してほぼ直交して延びる中心位置に描かれている。

図２では、制御溝４０のピッチは一定でない。指状制御突起２０は出力レバー１５に回転可能に装着されていることが分かる。このため、指状制御突起２０は、２個の軸受け２２によって出力レバー１５に連結されるガイドユニット１６のケース１７内に支持される。この場合、軸受け２２はころ軸受け又はニードルベアリングとして設計すればよい。指状制御突起２０は、指状制御突起２０の回転可能な装着によって制御溝４０の側壁４３上を転動することができる。その結果、制御溝４０に係合している指状制御突起２０の部分と制御溝４０の側壁４３との間の静的及び動的摩擦が低減される。

図３は、本発明による装置１の側面図である。例えば電気作動モータである作動器１８がガイドユニット１６と出力レバー１５との間に備えられ、この作動器によって、ガイドユニット１６の位置、従って出力レバー１５に対する指状制御突起２０の長手方向軸２１の位置を変えることができる。もし、ガイドユニット１６を作動器１８の長手方向軸１９の回りに回動すると、指状制御突起２０の長手方向軸２１は、出力軸１０の長手方向軸１２に対して直交しなくなり、後者の長手方向軸と交差しない。

このような回動された指状制御突起２０の位置が、図４に、伝達要素３０の一部分を断面表示して示されている。制御溝４０の断面形状が、曲線の形特に円弧になっている点を明確に看取することができる。この場合、作動器１８の長手方向軸１９が円弧の中心点４４になる。球２３は、指状制御突起２０の伝達要素３０に向き合う端部に装着することができ、その球によって指状制御突起２０及び制御溝４０間の摩擦を低減することができる。

指状制御突起２０の長手方向軸２１が回動されるとガイドユニット１６が回動され、その結果、出力軸１０の回動が出力レバー１５によって実現される。このように、回動モータ１８を制御することによって、出力軸１０の付加的な回動角を実現することができる。この付加的な回動角は、入力軸５が回転する場合に伝達要素３０によって生成される回動角に重ね合わされる。その結果、出力軸１０の回動角は、回動モータ１８がない場合の伝動機構において伝達要素３０の制御溝４０のピッチによってもたらされる回動角よりも大きくまたは小さくすることができる。

入力軸５及び出力軸１０は、この伝動機構を収納するケースにおける軸受け点６、１１で支持すればよいことが容易に理解される。

概略的に表現した本発明による装置の実施形態の平面図である。 図１の実施形態の側面図である。 出力レバーに作動器を備えた別の実施形態の側面図で、指状制御突起が中央位置にある状態を図２に対して９０°回転した方向から見た図である。 伝達要素における溝の詳細断面図である。

Claims (9)

1. 回転運動を伝達する装置であって、
   − 入力要素に連結される入力軸と、
   − 伝動機構によって前記入力軸に作動連結される出力軸と、
   を備えた装置において、
   前記伝動機構が、球、回転楕円体、または回転双曲体の形状を基本形状とする伝達要素（３０）を有することを特徴とする装置。
2. 前記伝達要素（３０）が、指状制御突起（２０）と係合する制御溝（４０）を有し、前記指状制御突起は出力レバー（１５）によって前記出力軸（１０）に連結されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記制御溝（４０）が、前記伝達要素（３０）の表面（３３）又は内部にリング状またはらせん状に配置されることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記らせん状の制御溝（４０）が少なくとも部分的に異なるピッチを有することを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 作動器（１８）が設けられ、同作動器（１８）により前記出力レバー（１５）に対する前記指状制御突起（２０）の位置を変更することができることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記制御溝（４０）が少なくとも部分的に曲線断面を有することを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記伝達要素（３０）が大部分中空、及び／又は、多孔質性の表面（３３）を有していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置を自動車用かじ取り歯車装置として使用する方法。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置をウィンドシールドワイパ駆動装置と共に使用する方法。

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