JP2007099105A

JP2007099105A - パワーステアリング用駆動装置

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Publication number: JP2007099105A
Application number: JP2005292263A
Authority: JP
Inventors: Masataka Hayashi; 正隆林; Takashi Kuniyasu; 高志国保; Yoshizo Watanabe; 嘉三渡辺
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2007-04-19

Abstract

【課題】タイヤの操舵角が左右で等しくなる中立位置を特定して組み付け作業ができるパワーステアリング用駆動装置を提供することである。
【解決手段】アシスト力を発揮する装置ユニットａには、相対関係が特定された入力軸３と出力軸４とを備えるとともに、これら入力軸３と出力軸４とのそれぞれには互いに歯数を異にしたセレーション５，６を固定している。そして、入力軸３のセレーション５は、ハンドル１に連係した入力機構Ｉのセレーション７と組み合わせ、出力軸４のセレーション６は、タイヤ２側に連係した出力機構Ｏのセレーション８と組み合わせてなるパワーステアリング用駆動装置を前提にする。そして、入力軸あるいは出力軸のいずれか一方のセレーションであって、上記入力軸のセレーションと出力軸のセレーションとの相対関係の中で、最もずれ角が小さい位置にある歯にマーキング９を施している。
【選択図】図２

Description

この発明は、入力軸と出力軸との相対関係を特定するとともに、それら両軸に、入力機構あるいは出力機構に連係するためのセレーションを設けたパワーステアリング用駆動装置に関する。

入力軸と出力軸との相対関係を特定するとともに、それら両軸に、入力機構あるいは出力機構を連係するパワーステアリング用駆動装置が特許文献１に記載されている。この従来の装置（トルクジェネレータ）は、その入力軸および出力軸のそれぞれを、入力機構あるいは出力機構に連係するのにピンを用いていた。しかし、ピンを用いた場合には、その強度が十分でないという問題があった。

そこで、上記ピンの問題を解決する手段として、上記入力軸および出力軸側にセレーションを用いる装置がすでに提供されている。そして、この種の駆動装置は、モータ等からなる動力機構に、入力軸と出力軸とを設けるとともに、これら両軸は、それらの組み付け段階で相対関係が特定される。このようにして相対関係が特定された入力軸および出力軸のそれぞれには、セレーションを設け、入力軸のセレーションは、ハンドルに連係した入力機構のセレーションに組み付け、出力軸のセレーションは、タイヤに連係した出力機構のセレーションに組み付ける。

ただし、上記入力軸側のセレーションと、出力軸側のセレーションとは、それが求められる機能が多少異なる。例えば、入力軸側においては、一般的に歯数を多くして、ハンドルを取り付ける際に生じるハンドルのずれを少なくする。このようにすることによって、トーイン調整の幅を狭める効果が期待できる。一方、出力軸側においては、タイヤからの負荷が大きいので、上記のようなずれの問題よりも、どちらかというと強度が求められる。そのために、出力軸および出力機構側のセレーションは、その歯数を少なくして、強度を保つようにしている。

上記のようにしたパワーステアリング用駆動装置は、入力軸のセレーションを入力機構のセレーションに組み付け、出力軸のセレーションを出力機構のセレーションに組み付けるが、これによって、入力機構と出力機構との中立位置が特定されることになる。言い換えると、当該駆動装置を介して、入力機構と出力機構との相対関係が決まることになる。
特開平１１−９９９５７号公報

入力軸と出力軸とのセレーション同士では、それらの円周方向における相対関係が特定されたとき、それらの回転角位置に応じて、両セレーション間で対応する歯と歯との間でのずれ角の異なりかたに法則性が認められる。すなわち、入力軸と出力軸とのセレーションの歯数の比が、整数になるときと、小数になるときとで、そのずれ角の生じかたが異なる。歯数の比が整数になるときには、両セレーション間で対応する歯と歯とのずれ角は、いずれの回転角の場合でも同じになる。

また、歯数の比が小数の場合は、回転角位置に応じて、両セレーション間で対応する歯と歯とのずれ角が異なってくる。例えば、特定の回転角における歯同士では、それらのずれ角は小さいが、他の回転角における上記歯同士では、それらのずれ角が大きくなる。そのため、両セレーションの相対位置を特定したとき、それら両セレーションのずれ角が目標値となるように、いずれか一方のセレーションを基準にして、他方のセレーションを加工しているのが現状である。しかし、上記のようにずれ角を目標値内に抑えようとすると、転造などの方法では十分な精度がでないので、セレーションを切削加工によって製造している。このように、従来は、セレンションを切削加工によって製造しているので、その量産効果を十分に上げられないという問題があった。

また、上記のように上記のようにずれ角を目標値内に抑えるために、例えば、両セレーションのずれ角が目標値以内に収まるように、セレーションとそれに結合させる軸との溶接時に、両者の相対位置を調整する方法もある。しかし、この場合にも、量産性に劣るという問題があった。

この発明の目的は、タイヤの操舵角が左右で等しくなる中立位置を特定して組み付け作業ができるパワーステアリング用駆動装置を提供することである。

この発明は、アシスト力を発揮する装置ユニットに、相対関係が特定された入力軸と出力軸とを備えるとともに、これら入力軸および出力軸のそれぞれには、歯数の比が小数を有する数値になるセレーションを固定し、入力軸のセレーションは、ハンドルに連係した入力機構のセレーションと組み合わせ、出力軸のセレーションは、タイヤ側に連係した出力機構のセレーションと組み合わせるパワーステアリング用駆動装置において、入力軸のセレーションあるいは出力軸のセレーションのいずれか一方または双方のセレーションであって、上記入力軸のセレーションと出力軸のセレーションとの円周方向における相対関係の中で、最もずれ角が小さい位置にある歯あるいはその歯に対応する位置にマーキングを施した点に特徴を有する。

第２の発明は、上記入力軸および出力軸の両セレーションにおける各歯の見かけ上の進み角を演算するとともに、入力軸におけるセレーションの個々の歯と、出力軸におけるセレーションの個々の歯との間の進み角の差を割り出し、その進み角の差すなわちずれ角の１／２があらかじめ設定した許容限度内にあるセレーションを対にして用いた点に特徴を有する。なお、上記ずれ角とは、入力軸と出力軸とにおけるセレーションの個々の歯同士の進み角の相対差をいい、進み角とは、特定の歯を基準にたとき、その特定の歯に対する他の歯の絶対角度をいう。

第３の発明は、入力軸におけるセレーションのピッチ角と、出力軸におけるセレーションのピッチ角との最大公約数を求めるとともに、その最大公約数の１/２の値が、あらかじめ設定した許容限度ずれ角内にあるセレーションを用いた点に特徴を有する。

なお、この発明におけるマーキングとは、刻印や印字はもちろん、例えば、ペイントやチョーク等によるものでものよく、特定の歯またはそれに対応する位置に印が付されれば、それはどのようなものであってもよい。要するに、当該装置を、入力機構と出力機構とに組み付ける際に、ずれ角が最小の歯を認識できればよい。また、この発明におけるセレーションは、雄あるいは雌のいずれであってもよいこと当然である。

第１〜３の発明によれば、歯数の比が小数を有する数値になるセレーション同士で、それらの円周方向における相対関係が特定されたときの回転角位置に応じて、両セレーション間で対応する歯と歯との間での円周方向のずれ角が最小になる歯にマーキングしたので、そのマーキングした位置をポイントにして中立位置を定めれば、ハンドル角に対して、タイヤの切れ角を、常に等しくできるとともに、そのための組み付け作業は、きわめて簡単になる。
また、第２，３の発明によれば、入力機構側の中立ポイントと、出力機構側の中立ポイントとが多少ずれたとしても、それは常に許容限度の範囲内にとどめられることになる。

図示の実施形態は、パワーステアリング装置を示すもので、装置ユニットａを介して、ハンドル１に連係した入力機構Ｉと、タイヤ２に連係した出力機構Ｏとを連係している。そして、装置ユニットａには、モータ等からなる動力源を制御する動力源制御機構Ｃを設けるとともに、この動力源制御機構Ｃには、入力軸３と出力軸４とを設けている。

また、上記入力軸３には雄セレーション５を設け、出力軸４には雄セレーション６を設けているが、入力軸３に設けた雄セレーション５は、出力軸４に設けた雄セレーション６よりもその歯数を多くしている。ただし、その理由は、前記従来の場合とまったく同様である。そして、このようにした入力軸３と出力軸４とは、それらの円周方向における相対関係を維持して回転自在に保たれる。

また、この実施形態において、上記両雄セレーション５，６は、次の条件を満たすものを対として用いているが、その条件を導き出す方法は、次の二つがある。第１の方法は、両雄セレーション５，６における見かけ上の各歯の進み角を演算するとともに、入力軸３における雄セレーション５の個々の歯と、出力軸４における雄セレーション６の個々の歯との間の進み角のずれを割り出し、そのずれ角の１／２があらかじめ設定した許容限度内にある雄セレーション同士を選択する。なお、上記ずれ角の許容限度は、上記した入力機構Ｉと出力機構Ｏとの間での中立のずれに対する許容限度によってあらかじめ定められるものである。

第２の方法は、両雄セレーション５，６の対の条件を特定するのに、両雄セレーション５，６のピッチ角からその最大公約数を求め、その最大公約数の値の１／２が、あらかじめ設定した許容限度内にある雄セレーション同士を選択する方法である。なお、最大公約数とは、歯数Ｚ１のピッチ角と歯数Ｚ２のピッチ角との個々の倍数の最小差をいうことになるので、この最大公約数１／２が、あらかじめ設定した上記許容限度内にあれば、それら両雄セレーション５，６は、当該装置に使用できる対のものとしている。

なお、第２の方法は、両セレーションのピッチ角の一方または双方が小数になったときは使用できないが、第１の方法は、最大公約数に関係なく利用することができる。したがって、両セレーションのピッチ角の一方または双方が小数になったときは、第１の方法を用いればよいことになる。

また、上記のようにずれ角の１／２があらかじめ設定した許容限度内にしたのは、次の理由からである。例えば、最大公約数が１の雄セレーション同士であって、しかも、一つの歯同士の相対位置を完全に一致させて、それらのずれ角をゼロに設定した場合を、図３に基づいて説明する。なお、この図３においてＸ軸は、上記ゼロ点から両雄セレーションを相対回転させたことを想定したずれ角θ１を示し、Ｙ軸は、歯数Ｚ１によって形成される各歯に対して最寄りとなる歯数Ｚ２に対して形成される歯のずれ角θ２を示している。

そして、上記のように相対位置を完全に一致させた歯同士は、そのずれ角θ１が大きくなるにしたがって、互いに離れていく（点線で示した特性）。これに対して、最大公約数であるずれ角θ２が１度のポイントにいた歯は、ずれ角θ１が大きくなるにしたがって、ずれ角θ２を小さくしていき、そのずれ角θ２をゼロ点にまで到達させ、再び両者は離れていく（二点鎖線で示した特性）。これら点線および二点鎖線が交わる点Ａに注目すれば、上記ずれ角θ２が最大公約数の1/2であることが明らかである。したがって、上記許容限度がこの最大公約数の1/2内にあれば、両雄セレーションは対のものとして用いることができる。

上記の説明を、図４を用いてさらに説明する。この図４において、線１０は、両セレーションの特定の歯Ｚ１ａと歯Ｚ２ａとが完全に一致して重なり合った状態の中心線を示す。また、線１１と１２とは、ずれ角が１度の歯Ｚ１ｂと歯Ｚ２ｂとの中心線を示す。今、Ｚ１が矢印１３方向に回転したとすると、Ｚ１ａとＺ２ａとが離れて、歯Ｚ１ａは一転鎖線１４で示す位置まで移動する。このとき、ずれ角が１度の歯Ｚ１ｂと歯Ｚ２ｂとは徐々に接近していくが、上記歯Ｚ１ａが上記線１４に達した位置が０．５度とすれば、上記歯Ｚ１ｂと歯Ｚ２ｂは０．５度接近したことになる。したがって、両雄セレーション５，６間で、最小のずれ角を保つ範囲は、上記最大公約数の1/2ということになり、この1/2の値が、上記許容限度内にあれば、両雄セレーション５，６は、対として使用できることになる。

上記のような関係を保った雄セレーション５は、入力機構Ｉに設けた雌セレーション７に組み付け、出力軸４に設けた雄セレーション６は、出力機構Ｏに設けた雌セレーション８に組み付ける。そして、この実施形態では、出力軸４の雄セレーション６の歯であって、出力機構Ｏに対する中立ポイントとすべき歯６ａに、図２に示すようにマーキング９を施しているが、このマーキング９を施すべき歯は、次のようにして決めている。

すなわち、雄セレーション５，６を固定した入力軸３および出力軸４のそれぞれを、装置ユニットａに組み付けることによって、入力軸３および出力軸４は、それらに荷重が作用しない限り一体回転する状態に保たれる。言い換えると、この状態では、雄セレーション５，６の円周方向における相対関係が固定化されることになる。このように相対関係が固定化された雄セレーション５，６における個々の歯のずれ角を計測し、そのずれ角が最も小さい歯を選択するとともに、その歯のうち、出力軸４に設けた雄セレーション６の歯６ａあるいは入力軸３に設けた雄セレーションの歯５ａのいずれか一方あるいは双方に、図２に示すようにマーキング９を施す。ただし、入力軸３側のマーキングは図示していない。

なお、入力軸３側の雌セレーション７は、ハンドル１を中立に保持したときの中立ポジションで雌セレーション７の中立位置が決められるようにあらかじめ設定されている。また、出力軸４側の雌セレーション８も、タイヤ２を中立に保持したときの中立ポジションに雌セレーション８の中立位置が特定されるようにあらかじめ設定されている。

上記のようにマーキング９を施しておけば、このマーキング９を施した歯６ａを、出力機構Ｏの中立位置に一致させた状態で、その雌セレーション６に組み込むことができる。このようにマーキング９を施した歯６ａを基準にして、雄セレーション８を雌セレーション８に組み込むと、雄セレーション５側においては、上記ずれ角の範囲で、中立位置からずれた状態になる。このように雄セレーション５が中立位置をずれた状態で、この雄セレーション５を雌セレーション７に組み込むと、ハンドル１は上記ずれ角の範囲で中立位置がずれることになる。しかし、このずれ角は、上記したように許容限度の範囲内にあるので、大勢に影響がないことになる。

したがって、この実施形態によれば、装置ユニットａを組み付ける現場と、その装置ユニットａに、入力機構Ｉおよび出力機構Ｏを組み付ける現場とが異なっていても、それら三者、すなわち、装置ユニットａ、入力機構Ｉおよび出力機構Ｏのそれぞれを、中立位置を基準にして相対関係を、許容限度の範囲内で、特定することができる。

なお、上記実施形態において、入力軸３および出力軸４に雄セレーション５，６を設け、入力機構Ｉおよび出力機構Ｏ側に雌セレーション７，８を設けたが、それらを逆にしてもよいこと当然である。すなわち、入力軸３および出力軸４に雌セレーションを設け、入力機構Ｉおよび出力機構Ｏ側に雄セレーションを設けてもよい。また、装置ユニットａ側において、入力軸３あるいは出力軸４のいずれか一方を雄セレーションにし、他方を雌セレーションにしてもよい。いずれにしても、装置ユニットａ側のセレーションにマーキング９を施すが、そのマーキング９を施す対象が雌セレーションの場合には、歯そのものあるいはそれに対応する部分にマーキング９を施すようにすればよい。

この発明の装置ユニットを組み込んだ車両の概略図である。出力軸に設けたセレーションの拡大図である。歯数Ｚ１によって形成される各歯に対して最寄りとなる歯数Ｚ２によって形成される歯のずれ角θ２と基準点からのずれ角θ１との関係を示したグラフである。ずれ角の１／２が許容限度内であることを説明するための説明図である。

符号の説明

ａ装置ユニット
１ハンドル
Ｉ入力機構
２タイヤ
Ｏ出力機構
３入力軸
４出力軸
５入力軸側のセレーション
６出力軸側のセレーション
７入力機構側のセレーション
８出力機構側のセレーション
９マーキング

Claims

アシスト力を発揮する装置ユニットには、相対関係が特定された入力軸と出力軸とを備えるとともに、これら入力軸および出力軸のそれぞれには、歯数の比が小数を有する数値になるセレーションを固定し、入力軸のセレーションは、ハンドルに連係した入力機構のセレーションと組み合わせ、出力軸のセレーションは、タイヤ側に連係した出力機構のセレーションと組み合わせるパワーステアリング用駆動装置において、入力軸のセレーションあるいは出力軸のセレーションのいずれか一方または双方のセレーションであって、上記入力軸のセレーションと出力軸のセレーションとの円周方向における相対関係の中で、最もずれ角が小さい位置にある歯あるいはその歯に対応する位置にマーキングを施してなるパワーステアリング用駆動装置。
上記入力軸および出力軸の両セレーションにおける各歯の見かけ上の進み角を演算するとともに、入力軸におけるセレーションの個々の歯と、出力軸におけるセレーションの個々の歯との間の進み角の差を割り出し、そのずれ角の１／２があらかじめ設定した許容限度内にあるセレーションを対にして用いた請求項１記載のパワーステアリング用駆動装置。
入力軸におけるセレーションのピッチ角と、出力軸におけるセレーションのピッチ角との最大公約数を求めるとともに、その最大公約数の１/２の値が、あらかじめ設定した許容限度ずれ角内にあるセレーションを対にして用いた請求項１または２記載のパワーステアリング装置。