JP2007270983A - Rotation transmission device for steer-by-wire system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ステアバイワイヤシステムに不具合が生じたときに、ステアリングホイールに連結されたシャフトとステアリングギアに連結されたシャフトを連結し、ステアリングホイールにより直接操舵可能にするステアバイワイヤシステムの回転伝達装置に関する。 The present invention relates to a rotation transmission device for a steer-by-wire system in which a shaft coupled to a steering wheel and a shaft coupled to a steering gear are connected when a malfunction occurs in the steer-by-wire system, and the steering wheel can be directly steered. .
近年、自動車ハンドルであるステアリングホイールと操舵車輪であるステアリングギアが機械的に連結していないステアバイワイヤシステムの開発が進んでいる。このシステムは、一般的に、ステアリングホイールに連結された第1シャフトとステアリングギアに連結された第2シャフトとをクラッチにより連結又は非連結状態に切替えるものであり、車速検知による車輪舵角の自動制御を可能にしたり、車内レイアウトの自由度を増大させたりする等のメリットがあり、また車両のより安定した走行や運転性向上を可能にするものとして期待されている。 In recent years, a steer-by-wire system has been developed in which a steering wheel, which is an automobile handle, and a steering gear, which is a steering wheel, are not mechanically coupled. This system generally switches a first shaft connected to a steering wheel and a second shaft connected to a steering gear to a connected state or a disconnected state by a clutch. There are merits such as enabling control and increasing the degree of freedom of the interior layout, and it is expected to enable more stable driving and improved drivability of the vehicle.
このステアバイワイヤシステムは、例えば、図8に示すように、自動車ハンドルであるステアリングホイールHと、このステアリングホイールHに連結された第1シャフトD1と、ステアリングギアGと、このステアリングギアGに連結された第2シャフトD2と、前記第1シャフトD1と第2シャフトD2との間に装着されたクラッチCとを備えている。
上記第1シャフトD1にギアG1を介して操舵反力を伝える第1モータM1が装着され、第2シャフトD2には、ギアG2を介してステアリングギアGへの操舵力を伝える第2モータM2が装着されている。
For example, as shown in FIG. 8, the steer-by-wire system includes a steering wheel H that is an automobile handle, a first shaft D <b> 1 coupled to the steering wheel H, a steering gear G, and a steering gear G. A second shaft D2 and a clutch C mounted between the first shaft D1 and the second shaft D2.
A first motor M1 that transmits a steering reaction force via a gear G1 is mounted on the first shaft D1, and a second motor M2 that transmits a steering force to the steering gear G via a gear G2 is mounted on the second shaft D2. It is installed.
このステアバイワイヤシステムを制御するコントローラ(制御装置)Pは、ステアリングホイールHの操舵角を検知する操舵角センサS1などの各種センサと、システムの異常を検知する異常検知センサS2を有しており、通常、操舵角センサS1は第1シャフトD1に設置され、異常検知センサS2は、第1モータM1、第2モータM2又はその両者M1、M2に設置される(非連結とされる)。 The controller (control device) P that controls the steer-by-wire system has various sensors such as a steering angle sensor S1 that detects the steering angle of the steering wheel H, and an abnormality detection sensor S2 that detects an abnormality of the system. Normally, the steering angle sensor S1 is installed on the first shaft D1, and the abnormality detection sensor S2 is installed (disconnected) on the first motor M1, the second motor M2, or both of them M1, M2.
コントローラPは、操舵角センサS1の検知舵角に関する信号、及び異常検知センサS2の異常検知信号に基づいて、第1モータM1、第2モータM2、クラッチCに制御信号を出力する。その制御信号により、クラッチCが操作されて、第1シャフトD1と第2シャフトD2が連結され又は切り離される。 The controller P outputs a control signal to the first motor M1, the second motor M2, and the clutch C based on the signal related to the detected steering angle of the steering angle sensor S1 and the abnormality detection signal of the abnormality detection sensor S2. The clutch C is operated by the control signal, and the first shaft D1 and the second shaft D2 are connected or disconnected.
そのクラッチCの切り離し時、第1モータM1を介してステアリングホイールHの操舵角に応じた反力が第1シャフトD1に与えられ、第2モータM2により、第2シャフトD2を介してステアリングギアGがアシスト操舵される。すなわち、ステアバイワイヤによる操舵が行われる。 When the clutch C is disengaged, a reaction force corresponding to the steering angle of the steering wheel H is applied to the first shaft D1 via the first motor M1, and the steering gear G is transmitted via the second shaft D2 by the second motor M2. Is assisted steered. That is, steering by steer-by-wire is performed.
一方、異常検知センサS2がステアバイワイヤシステムの不具合を検知した時には、コントローラPは、そのセンサS2からの異常検知信号に基づいて、クラッチCを操作して第1シャフト1と第2シャフト5とを連結して、機械的な連結による操舵に切り替える。このようにして、万一、モータM1、M2の故障等により、ステアバイワイヤシステムに不具合が生じ、ステアリングHによる車両制御に不具合が生じた場合、フェールセーフ機構が働いてステアリングホイールHにより直接操舵できるようになっている(特許文献1、2参照)。
このステアバイワイヤシステムに使用されているクラッチCには、種々の構造のものが提案されているが(特許文献1〜3参照)、その多くは、メカニカルタイプの2方向クラッチと、その2方向クラッチのオン、オフを制御する電磁クラッチとを軸方向に並設した部品点数の多い構成となっている(特許文献3参照)等、軸方向長さが長く、また、重量も重い等の問題がある。
この発明は、上記の実情に鑑み、ステアバイワイヤシステムにおいて、軸方向長さが短い部品点数の少ない小型コンパクトな軽量のクラッチとすることを課題とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a small, compact and lightweight clutch having a short axial length and a small number of parts in a steer-by-wire system.
上記課題を達成するために、この発明は、上述のステアバイワイヤシステム等におけるクラッチを成す回転伝達装置において、上記第1シャフトD1又は第2シャフトD2に連結される回転自在な内方部材と、その内方部材の外側に同一軸で回転自在に設けられて前記第2シャフトD2又は第1シャフトD1に連結される外方部材と、その外方部材の内周と内方部材の外周の間に前記同一軸周りに回転自在に組込まれてその同一軸方向に移動可能な磁性体から成るアーマチュアと、そのアーマチュアの側面に形成された径方向(前記同一軸の直交方向)溝内に収容され、前記アーマチュアが内方部材と外方部材の一方に結合されて他方に対する相対回転時に内方部材の外周および外方部材の内周に係合する係合子と、その係合子が内方部材の外周および外方部材の外周に対して係合解除される中立位置にアーマチュアを弾性保持するスイッチばねと、前記外方部材の内周又は内方部材の外周に固定されて前記アーマチュアと軸方向(前記同一軸方向)で対向するロータと、静止部材に支持されて前記ロータと軸方向(前記同一軸方向)で対向し、通電によりロータにアーマチュアを吸着させる電磁石とから成る構成を採用したのである。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in a rotation transmission device that forms a clutch in the above steer-by-wire system or the like, a rotatable inner member coupled to the first shaft D1 or the second shaft D2, An outer member provided on the outer side of the inner member so as to be rotatable on the same axis and connected to the second shaft D2 or the first shaft D1, and between an inner periphery of the outer member and an outer periphery of the inner member The armature is made of a magnetic body that is rotatably assembled around the same axis and is movable in the same axis direction, and is accommodated in a groove formed in a radial direction (orthogonal direction of the same axis) formed on the side surface of the armature. An engagement element that is coupled to one of the inner member and the outer member and engages with the outer periphery of the inner member and the inner periphery of the outer member when the armature is rotated relative to the other, and the engagement element of the inner member A switch spring that elastically holds the armature in a neutral position that is disengaged from the outer periphery of the peripheral member and the outer member, and an axial direction of the armature fixed to the inner periphery of the outer member or the outer periphery of the inner member ( The structure is composed of a rotor facing in the same axial direction) and an electromagnet supported by a stationary member, facing the rotor in the axial direction (the same axial direction), and attracting the armature to the rotor by energization. .
この構成の回転伝達装置は、電磁石の電磁コイルに対する通電を遮断すると(電磁コイルに通電しないと)、アーマチュアがロータから切り離されて、スイッチばねにより、アーマチュアが中立位置に戻され、係合子が外方部材の内周および内方部材の外周に対して非係合となり、外方部材と内方部材の相互間での回転トルクの伝達が遮断される。
一方、電磁石の電磁コイルに通電すると、その通電による電磁石の磁力によりアーマチュアがロータに吸着され、外方部材又は内方部材が回転すると、その回転に伴ってアーマチュアもスイッチばねに抗して(スイッチばねが弾性変形して)相対回転し、そのアーマチュアに収納された係合子が中立位置から動いて外方部材の内周および内方部材の外周に対し係合して、外方部材と内方部材の相互間で回転トルクの伝達が行なわれる。
In the rotation transmission device of this configuration, when the energization to the electromagnetic coil of the electromagnet is interrupted (when the electromagnetic coil is not energized), the armature is disconnected from the rotor, the armature is returned to the neutral position by the switch spring, and the engagement element is removed. It becomes non-engaged with respect to the inner periphery of the side member and the outer periphery of the inner member, and transmission of rotational torque between the outer member and the inner member is blocked.
On the other hand, when the electromagnetic coil of the electromagnet is energized, the armature is attracted to the rotor by the magnetic force of the electromagnet due to the energization, and when the outer member or the inner member rotates, the armature resists the switch spring along with the rotation (switch The springs are elastically deformed) and rotate relative to each other, and the engaging element housed in the armature moves from the neutral position and engages with the inner periphery of the outer member and the outer periphery of the inner member, so that the outer member and the inner member Rotational torque is transmitted between the members.
この回転伝達装置は、例えば、ステアリングホイールと、そのステアリングホイールに連結された第1シャフトと、第1シャフトへ操舵反力を伝える第1モータと、ステアリングギアと、そのステアリングギアに連結された第2シャフトと、第2シャフトへ操舵力を伝える第2モータと、前記第1シャフトと第2シャフトとの間に装着されて第1シャフトと第2シャフトとを連結または非連結状態に切替えるクラッチとを備えたステアバイワイヤシステムにおいて、前記クラッチにこの回転伝達装置を採用し、前記第1シャフト又は第2シャフトに前記内方部材を連結するとともに、第2シャフト又は第1シャフトに外方部材を連結したステアバイワイヤシステムに採用する。 The rotation transmission device includes, for example, a steering wheel, a first shaft coupled to the steering wheel, a first motor that transmits a steering reaction force to the first shaft, a steering gear, and a first shaft coupled to the steering gear. Two shafts, a second motor that transmits a steering force to the second shaft, and a clutch that is mounted between the first shaft and the second shaft and switches the first shaft and the second shaft to a connected or unconnected state. In the steer-by-wire system, the rotation transmission device is adopted for the clutch, the inner member is connected to the first shaft or the second shaft, and the outer member is connected to the second shaft or the first shaft. Adopted in a steer-by-wire system.
このステアバイワイヤシステムにおいては、上記電磁石の電磁コイルへの通電遮断によるこの回転伝達装置の切り離し時(外方部材と内方部材の係合解除による第1シャフトと第2シャフトが非連結時)、第1モータを介してステアリングホイールの操舵角に応じた反力が第1シャフトに与えられ、第2モータにより、第2シャフトを介してステアリングギアがアシスト操舵されて、ステアバイワイヤによる操舵が行われる。 In this steer-by-wire system, when the rotation transmission device is disconnected by cutting off the energization of the electromagnetic coil of the electromagnet (when the first shaft and the second shaft are disconnected by disengaging the outer member and the inner member), A reaction force corresponding to the steering angle of the steering wheel is applied to the first shaft via the first motor, and the steering gear is assisted and steered via the second shaft by the second motor, and steering by steer-by-wire is performed. .
一方、ステアバイワイヤシステムに不具合が生じた時には、電磁石の電磁コイルへの通電によって、この回転伝達装置における外方部材と内方部材の係合により、第1シャフトと第2シャフトとが連結されるフェールセーフ機構が働いて、ステアリングホイールにより直接操舵できるようになる。 On the other hand, when a failure occurs in the steer-by-wire system, the first shaft and the second shaft are connected by the engagement of the outer member and the inner member in the rotation transmission device by energizing the electromagnetic coil of the electromagnet. A fail-safe mechanism works and it can be directly steered by the steering wheel.
上記係合子は、ローラであってもよく、あるいはスプラグであってもよい。ローラを係合子とする場合は、外方部材の内周と内方部材の外周における一方に円筒面を形成し、他方にその円筒面との間で周方向の両端が狭小のくさび状空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒面との間にローラを組込むようにする。 The engagement element may be a roller or a sprag. When a roller is used as an engagement element, a cylindrical surface is formed on one of the inner periphery of the outer member and the outer periphery of the inner member, and a wedge-shaped space whose both ends in the circumferential direction are narrow between the cylindrical surface and the other. A cam surface to be formed is provided, and a roller is assembled between the cam surface and the cylindrical surface.
一方、スプラグを係合子とする場合は、外方部材の内周および内方部材の外周に円筒面を形成し、その対向する円筒面間にスプラグを組込み、このスプラグを保持するアーマチュアを二分割し、一方の分割アーマチュアを内方部材又は外方部材に固定し、他方の分割アーマチュアにスイッチばねの弾性力を付与して中立位置に保持するとともに、その他方の分割アーマチュアを上記電磁石により吸着可能とする。 On the other hand, when a sprag is used as an engagement element, a cylindrical surface is formed on the inner periphery of the outer member and the outer periphery of the inner member, and the sprag is incorporated between the opposing cylindrical surfaces, and the armature that holds the sprag is divided into two parts. One split armature is fixed to the inner or outer member, and the other split armature is held in the neutral position by applying the elastic force of the switch spring, and the other split armature can be attracted by the electromagnet. And
また、上記係合子は、金属板のプレス成形品やアルミニウムあるいは合成樹脂の成形品から成るものを採用することによってコストの低減を図ることができる。 Further, the engagement element can be made of a metal plate press-molded product or an aluminum or synthetic resin molded product to reduce the cost.
上記スイッチばねは、内方部材又は外方部材に対するアーマチュアの相対回転により弾性変形し、その相対回転により係合子が外方部材の内周および内方部材の外周に係合して、内方部材と外方部材の相互間での回転トルクの伝達が行われる。すなわち、第1、第2シャフトが連結される。一方、内方部材又は外方部材に対してアーマチュアが供回りすると、スイッチばねの復元弾性によりアーマチュアおよび係合子が係合解除される中立位置に戻され、内方部材と外方部材の相互間での回転トルクの伝達が遮断される。すなわち、第1、第2シャフトが非連結となる。 The switch spring is elastically deformed by the relative rotation of the armature with respect to the inner member or the outer member, and the engagement element engages with the inner periphery of the outer member and the outer periphery of the inner member by the relative rotation, thereby the inner member. Rotational torque is transmitted between the outer member and the outer member. That is, the first and second shafts are connected. On the other hand, when the armature rotates with respect to the inner member or the outer member, the armature and the engagement element are returned to the neutral position where the engagement is released by the restoring elasticity of the switch spring. Transmission of rotational torque at is interrupted. That is, the first and second shafts are disconnected.
上記係合子が上記アーマチュアのロータとの対向反対側面に形成された径方向溝内に収容されている場合(図1の収納状態の反対側面の径方向溝内に収容されている場合及び径方向溝がアーマチュアを貫通して係合子が通り抜ける場合)には、その係合子にはアーマチュアの径方向溝から軸方向(前記同一軸方向)に抜け出るのを防止する脱落防止手段を設けることが好ましく、その脱落防止手段としては、内方部材の外周に取付けられ、前記アーマチュアが前記ロータに吸着される状態でそのアーマチュアとの間に係合子の厚み以下の間隔をおいて対向する環状のストッパプレートから成るものを採用することができる。 When the engagement element is accommodated in a radial groove formed on a side surface opposite to the rotor of the armature (when accommodated in a radial groove on the opposite side surface of the storage state in FIG. When the groove passes through the armature and the engaging element passes through), it is preferable that the engaging element is provided with a dropping prevention means for preventing the armature from coming out from the radial groove in the axial direction (the same axial direction). The drop-off prevention means is an annular stopper plate that is attached to the outer periphery of the inner member and is opposed to the armature with a space equal to or less than the thickness of the engaging element in a state where the armature is attracted to the rotor. Can be employed.
また、上記ロータに離反ばねを設け、このばねにより、アーマチュアをそのロータから離反する方向に付勢すれば、アーマチュアのロータへの吸着が解除された時(電磁石への通電が遮断された時)、アーマチュアをロータから確実に離すことができる。
さらに、この回転伝達装置をオイルやグリース等の潤滑下で使用する場合は、ロータとアーマチュア間に介在する潤滑剤の粘性によりアーマチュアがロータに吸着状態に保持され、誤作動を発生する可能性がある。このため、この離反ばねを設けると、確実に離反するため、その誤作動の発生を防止できる。
この場合、ロータに離反ばねの一部を収容する窪みを設けることによって、この回転伝達装置の軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。
In addition, when the rotor is provided with a separation spring, and the armature is urged away from the rotor by this spring, the adsorption of the armature to the rotor is released (when the energization to the electromagnet is cut off) The armature can be reliably separated from the rotor.
Furthermore, when using this rotation transmission device under lubrication with oil, grease, etc., the armature is held in the attracted state by the viscosity of the lubricant interposed between the rotor and the armature, which may cause malfunction. is there. For this reason, when the separation spring is provided, the separation spring is surely separated, so that the malfunction can be prevented.
In this case, it is possible to reduce the axial length of the rotation transmission device by providing a recess that accommodates a part of the separation spring in the rotor.
この発明に係る回転伝達装置において、外方部材と内方部材はいずれに回転トルクを入力してもよい。すなわち、外方部材に第2シャフト、内方部材に第1シャフト、又は逆に、外方部材に第1シャフト、内方部材に第2シャフトをそれぞれ連結しても良い。例えば、内方部材に第1シャフトを連結して、内方部材により回転トルクを入力する使用において、電磁石の電磁コイルに対する通電の遮断状態では、スイッチばねの弾性力により係合子が外方部材の内周および内方部材の外周に対して係合解除される中立位置に保持されているため、内方部材に入力される回転トルクは外方部材に伝達されず、内方部材のみがフリー回転する。 In the rotation transmission device according to the present invention, the outer member and the inner member may input rotational torque. That is, the second shaft may be connected to the outer member, the first shaft may be connected to the inner member, or the first shaft may be connected to the outer member, and the second shaft may be connected to the inner member. For example, when the first shaft is connected to the inward member and rotational torque is input by the inward member, when the energization of the electromagnetic coil of the electromagnet is cut off, the engagement force of the outer member is reduced by the elastic force of the switch spring. Since it is held at the neutral position where the engagement with the inner periphery and the outer periphery of the inner member is released, the rotational torque input to the inner member is not transmitted to the outer member, and only the inner member rotates freely. To do.
電磁石の電磁コイルに通電すると、ロータにアーマチュアが吸着される。このとき、ロータが外方部材に取付けられていると、アーマチュアおよびそのアーマチュアに保持された係合子が外方部材に連結されて内方部材とアーマチュアおよび係合子が相対回転し、その相対回転により係合子がくさび状空間の狭小部に押し込まれて外方部材の内周および内方部材の外周に係合する。その係合により、内方部材の回転が外方部材に伝達され、第1、第2シャフトが一体に回転する。 When the electromagnetic coil of the electromagnet is energized, the armature is attracted to the rotor. At this time, if the rotor is attached to the outer member, the armature and the engaging element held by the armature are connected to the outer member, and the inner member, the armature and the engaging element rotate relative to each other. The engaging element is pushed into the narrow portion of the wedge-shaped space and engages with the inner periphery of the outer member and the outer periphery of the inner member. By the engagement, the rotation of the inner member is transmitted to the outer member, and the first and second shafts rotate together.
一方、ロータが内方部材に取付けられていると、アーマチュアおよび係合子が内方部材に連結されて外方部材とアーマチュアおよび係合子が相対回転し、その相対回転により係合子がくさび状空間の狭小部に押し込まれて内方部材の内周および外方部材の外周に係合する。その係合により、内方部材の回転が外方部材に伝達されて、第1、第2シャフトが一体に回転する。 On the other hand, when the rotor is attached to the inner member, the armature and the engagement element are connected to the inner member, and the outer member, the armature and the engagement element rotate relative to each other, and the relative rotation causes the engagement element to move in the wedge-shaped space. It is pushed into the narrow portion and engages with the inner circumference of the inner member and the outer circumference of the outer member. By the engagement, the rotation of the inner member is transmitted to the outer member, and the first and second shafts rotate together.
この発明は、上記のように、係合子を介して回転トルクを伝達するため、トルク容量の大きな回転伝達装置を得ることができる。特に、係合子を保持するアーマチュアとロータとを軸方向に対向配置し、そのロータに対して電磁石を軸方向に対向配置した部品点数の少ない簡単な構成であり、軸方向長さの短い小型コンパクトな軽量の電磁式回転伝達装置を得ることができる。 According to the present invention, as described above, the rotational torque is transmitted via the engagement element, so that a rotation transmission device having a large torque capacity can be obtained. In particular, the armature that holds the engagement element and the rotor are arranged opposite to each other in the axial direction, and the electromagnet is arranged opposite to the rotor in the axial direction. And a lightweight electromagnetic rotation transmission device can be obtained.
この実施形態は、図8に示したステアバイワイヤシステムのクラッチCに採用したものであって、そのステアバイワイヤシステムの構成と作用は上述と同様であり、その回転伝達装置Cは以下の通りである。 This embodiment is employed in the clutch C of the steer-by-wire system shown in FIG. 8, and the configuration and operation of the steer-by-wire system are the same as described above, and the rotation transmission device C is as follows. .
すなわち、この回転伝達装置Cは、図1(I)(II)に示すように、上記第1シャフトD1と一体又は連結された内方部材としての第1軸1は大径部2を軸端部に有し、その大径部2を覆うようにして外方部材としての外輪3が設けられている。
外輪3は端板4を有し、その端板4に第2シャフトD2と一体又は連結された第2軸5が設けられている。また、外輪3は第1軸1に対して同軸上に配置され、第1軸1の軸端部に設けた軸受6によって外輪3と第1軸1とは相対的に回転自在とされている。
That is, as shown in FIGS. 1 (I) and (II), the rotation transmission device C includes a
The
外輪3の内周には円筒面7が形成され、一方、第1軸1の大径部2の外周には上記円筒面7との間で周方向の両端が狭小のくさび状空間を形成する複数のカム面8が周方向に等間隔に設けられている。
大径部2の外周と外輪3の内周間には板状のアーマチュア9が組込まれている。アーマチュア9は磁性体から成り、そのアーマチュア9のロータ18と対向する一側面には複数の径方向溝10が等間隔に形成され、各径方向溝10内に係合子としての扁平なローラ11が組込まれている。
A
A plate-shaped
ローラ11は円板状をなしている。このローラ11は外輪3の円筒面7および大径部2のカム面8に対する係合によって第1軸1と外輪3の相互間で回転トルクを伝達するため、その伝達トルクの大きさに応じて材質を適宜に決定する。
例えば、大きなトルクを伝達する場合は、高い硬度を必要とするため、鉄等の磁性体で形成する。このとき、ローラ11は切削により形成してもよい。あるいはプレス打抜きにより形成してもよい。
一方、小さなトルクを伝達する場合は、アルミニウムや合成樹脂等の非磁性体でローラ11を鋳造や射出成形などにより形成してもよい。この場合、ローラ11は成形によって形成することができるため、コストの安いローラ11を得ることができる。
The
For example, when a large torque is transmitted, a high hardness is required, and therefore, it is formed of a magnetic material such as iron. At this time, the
On the other hand, when transmitting a small torque, the
大径部2には第1軸1の軸端側の一側面にばね収納凹部12が形成され、そのばね収納凹部12内にスイッチばね13が組込まれている。
このスイッチばね13はC形をなし、その両端には外向きに一対の押圧片13aが設けられている。一対の押圧片13aはばね収納凹部12の周壁に形成された切欠き14からアーマチュア9に設けられた切欠部15内に挿入されて、切欠き14および切欠部15の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧しており、その押圧によってローラ11が円筒面7およびカム面8に対して係合解除される中立位置にアーマチュア9を弾性保持している。
The large-
The
第1軸1の軸端部には環状のストッパプレート16が嵌合され、そのストッパプレート16は第1軸1の軸端部に取付けた止め輪17によって大径部2の一側面に衝合する状態に保持されている。このストッパプレート16はばね収納凹部12の開口を閉塞し、スイッチばね13がばね収納凹部12の開口から抜け出るのを防止している。また、ロータ18からのアーマチュア9の離反量を制限している。
An
アーマチュア9の他側方には磁性体から成るロータ18が設けられている。ロータ18は外周および内周に同方向に向く円筒部18a、18bを有し、外側円筒部18aは外輪3の開口端部内に圧入されて外輪3と一体化されている。
ここで、外輪3が磁性体から成る場合、外輪3の開口端部に非磁性体から成る円筒状のロータガイドを接続し、そのロータガイド内にロータ18の外側円筒部18aを圧入して、ロータ18から外輪3に磁気が漏洩するのを防止しても良い。
A
Here, when the
ロータ18の内側円筒部18bは第1軸1の外側に設けた軸受19によって回転自在に支持されている。
ロータ18のアーマチュア9に対する対向面には環状の窪み20が形成され、その窪み20内に組込まれた離反ばね21はロータ18から離反する方向にアーマチュア9を付勢している。
The inner
An
ロータ18の外側円筒部18aと内側円筒部18b間には電磁石22が組込まれている。電磁石22は電磁コイル22aと、その電磁コイル22aを支持するコア22bとから成り、コア22bは静止部材23に支持されて固定の配置とされている。
An
この実施形態の回転伝達装置は以上の構成であり、図1(I)、(II)および図2は電磁石22の電磁コイル22aに対する通電の遮断状態を示し、アーマチュア9は離反ばね21の押圧によってロータ18から離反している。また、スイッチばね13の弾性力によってローラ11は円筒面7およびカム面8に対して係合解除された中立位置に保持されている。
このため、第1軸1に回転トルクが入力されて第1軸1が回転しても、その回転は外輪3に伝達されず、第1軸1のみがフリー回転する。
The rotation transmission device of this embodiment has the above-described configuration. FIGS. 1 (I), (II) and FIG. 2 show a state where the
For this reason, even if rotational torque is input to the
第1軸1の回転状態において、電磁石22の電磁コイル22aに通電すると、図3の一点鎖線で示すように、コア22b、ロータ18およびアーマチュア9の相互間に磁気回路aが形成されてロータ18にアーマチュア9が吸着され、そのロータ18を介してアーマチュア9が外輪3に結合される。
このため、第1軸1とアーマチュア9は相対回転し、その相対回転によって図4に示すように、ローラ11が外輪3の円筒面7および大径部2のカム面8に係合する。このため、第1軸1の回転はローラ11を介して外輪3に伝達され、上記外輪3が第1軸1と同方向に回転する。
When the
For this reason, the
また、第1軸1とアーマチュア9が相対回転すると、スイッチばね13が弾性変形する。このため、電磁石22の電磁コイル22aに対する通電を遮断すると、スイッチばね13の復元弾性によりアーマチュア9が回動され、図1(II)に示すように、ローラ11は円筒面7およびカム面8に対して係合解除される中立位置に戻され、第1軸1から外輪3へのトルク伝達が遮断される。
Further, when the
このように、この実施形態で示す回転伝達装置は、電磁コイル22aに対する通電と遮断とにより、ローラ11を係合および係合解除させることができるため、第1軸1と外輪3との間で回転トルクの伝達と遮断とを行なうことができる。
Thus, since the rotation transmission device shown in this embodiment can engage and disengage the
また、アーマチュア9は、ローラ11を保持する機能を有するため、部品点数の低減化を図ることができると共に、従来の回転伝達装置の電磁クラッチ内に2方向クラッチのローラ11を組込んだ構成であるため、軸方向の長さの短い小型コンパクトな軽量の回転伝達装置を得ることができる。
Further, since the
したがって、ステアバイワイヤシステムにおいては、この回転伝達装置の電磁石22の電磁コイル22aを非通電にすると、この回転伝達装置は切り離され(第1シャフトD1と第2シャフトD2が切り離され)、第1モータM1を介してステアリングホイールHの操舵角に応じた反力が第1シャフトD1に与えられ、第2モータM2により、第2シャフトD2を介してステアリングギアGがアシスト操舵される。すなわち、ステアバイワイヤによる操舵が行われる。
一方、ステアバイワイヤシステムに不具合が生じた時には、電磁石22の電磁コイル22aに通電され、この回転伝達装置により、第1シャフトD1と第2シャフトD2とが連結されるフェールセーフ機構が働いて、ステアリングホイールHにより直接操舵できるようになる。
Therefore, in the steer-by-wire system, when the
On the other hand, when a malfunction occurs in the steer-by-wire system, the
図5(I)、(II)は、他の実施形態を示し、この実施形態は、外輪3の内周にカム面24を設け、大径部2の外周に円筒面25を形成している。この場合、ロータ18の内側円筒部18bを第1軸1に圧入してその第1軸1にロータ18を固定し、そのロータ18の外側円筒部18aを外輪3の開口端部内に組込んだ軸受26で回転自在に支持する。
5 (I) and 5 (II) show another embodiment. In this embodiment, a
また、スイッチばね13をアーマチュア9のロータ18に対向する面の反対側面に形成された環状溝12’内に収容し、そのスイッチばね13の両端に設けられた一対の押圧片13aをアーマチュア9に形成された切欠き27から外輪3の内周に形成された切欠部28内に挿入して、その切欠き27および切欠部28の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧し、その押圧によってローラ11がカム面24および円筒面25に対して係合解除される中立位置にアーマチュア9を弾性保持する。
Further, the
他の構成は上記の実施形態と同一であるため、同一部品には同一の符号を付して説明を省略し、また、作用および効果についても、同様に、上記の実施形態と同じであるため、説明を省略する。 Since other configurations are the same as those in the above embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and the operations and effects are also the same as those in the above embodiment. The description is omitted.
図6(I)、(II)はこの発明に係るさらに他の実施形態を示し、この実施形態は、大径部2の外周および外輪3の内周を円筒面29、30とし、その円筒面29、30間に係合子としての扁平なスプラグ31を組込んでいる。
6 (I) and 6 (II) show still another embodiment according to the present invention. In this embodiment, the outer periphery of the large-
このスプラグ31は板体から成り、起立状態で高さが低く、重心回りに回転することで高さが次第に高くなり、両端に設けられた弧状面31a、31bが円筒面29、30に係合するようになっている。また、上記起立状態で両端の弧状面31a、31bが円筒面29、30に対して非係合の中立位置とされている。
また、アーマチュア9を径の異なる二つの分割アーマチュア9a、9bに二分割し、その小径側(内側)の分割アーマチュア9bを大径部2に固定し、その小径側の分割アーマチュア9bに対して大径側(外側)の分割アーマチュア9aを回転自在とするとともに、その大径側の分割アーマチュア9aを電磁石22によりロータ18に吸着可能としている。
The
In addition, the
さらに、スイッチばね13の両端の押圧片13aを小径側の分割アーマチュア9bに形成された切欠き32から大径側の分割アーマチュア9aに設けられた切欠部33に挿入して、切欠き32および切欠部33の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧し、その押圧によってスプラグ31が円筒面29、30に対して係合解除される中立位置に大径側の分割アーマチュア9aを弾性保持している。
Further, the
他の構成は上記の実施形態と同一であるため、同一部品には同一の符号を付して説明を省略する。 Since other configurations are the same as those of the above-described embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
この実施形態の回転伝達装置において、電磁コイル22aに対する通電の遮断状態では、スプラグ31は図6(II)に示すように、円筒面29、30に対して係合解除される中立位置に保持されている。このため、第1軸1に回転トルクが入力されて回転してもその回転は外輪3に伝達されず、第1軸1がフリー回転する。
In the rotation transmission device of this embodiment, when the energization of the
第1軸1が図6(II)で示す態様で回転する状態において、電磁コイル22aに通電すると、大径側の分割アーマチュア9aがロータ18に吸着され、第1軸1に固定された小径側の分割アーマチュア9bと大径側の分割アーマチュア9aが相対回転し、その相対回転によりスプラグ31が重心回りに回転して傾き、図7に示すように、両端の弧状面31a、31bが円筒面29、30に係合する。その係合により、第1軸1の回転がスプラグ31を介して外輪3に伝達され、外輪3が第1軸1と同方向に回転する。
When the
また、小径側の分割アーマチュア9bと大径側の分割アーマチュア9aの相対回転によりスイッチばね13が弾性変形する。このため、電磁コイル22aに対する通電を遮断すると、スイッチばね13の復元弾性により大径側の分割アーマチュア9aが回動され、スプラグ31は図6(II)に示すように円筒面29、30に対して係合解除される中立位置に戻され、第1軸1から外輪3への回転トルクの伝達が遮断される。
Further, the
この実施形態においても、上記の実施形態と同様に、軸方向長さの短い小型コンパクトな軽量の回転伝達装置を得ることができる。 Also in this embodiment, similarly to the above-described embodiment, it is possible to obtain a small, compact and lightweight rotation transmission device having a short axial length.
なお、この実施形態において、大径側の分割アーマチュア9aを外輪3に固定し、小
径側の分割アーマチュア9bを回転自在にしてスイッチばね13を係止しても同様の効果が得られ、その場合は、ロータ18を第1軸1に固定する。
In this embodiment, the same effect can be obtained by fixing the large-diameter-
各実施形態において、アーマチュア9のロータ18に対する面は反対面、すなわち、係合子11、31の露出する面(径方向溝10のある面)が対向面の反対側になるようにすることができる。このようにすると、磁束はアーマチュア9の全円周を通るため、磁気効率が良くなり、電力削減ができる。また、離反ばね21と係合子11、31の干渉がなくなり、アーマチュア9の動作が円滑になる。
また、各実施形態において、上記径方向溝10は軸方向に打ち抜いた(アーマチュア9を貫通して係合子11、31が通り抜ける)ものでも良い。この打ち抜きにより、アーマチュア9の製作コストの低減を図ることができる。この径方向溝10が貫通した場合及び上記反対側面にある場合には、上記ストッパプレート16は、ロータ18にアーマチュア9が吸着される状態でそのアーマチュア9との間に係合子11、31の厚み以下の間隙が確保される位置に配置されて径方向溝10から係合子11、31が抜け出るのを防止するようにすると良い。
さらに、各実施形態において、第1軸1を第2シャフトD2、第2軸5を第1シャフトD1にそれぞれ連結した(一体とした)ものとすることもできる。
In each embodiment, the surface of the
Further, in each embodiment, the
Furthermore, in each embodiment, the
1 第1軸(第1シャフト、内方部材)
3 外輪(外方部材)
5 第2軸(第2シャフト)
7 円筒面
8 カム面
9 アーマチュア
9a 大径側の分割保持器
9b 小径側の分割保持器
10 径方向溝
11 ローラ(係合子)
13 スイッチばね
18 ロータ
20 窪み
21 離反ばね
22 電磁石
22a 電磁コイル
23 静止部材
24 カム面
25 円筒面
29 円筒面
30 円筒面
31 スプラグ(係合子)
C クラッチ(回転伝達装置)
D1 第1シャフト
D2 第2シャフト
G ステアリングギア
H ステアリングホイール
M1 第1モータ
M2 第2モータ
1 First shaft (first shaft, inward member)
3 Outer ring (outer member)
5 Second shaft (second shaft)
13
C Clutch (Rotation transmission device)
D1 first shaft D2 second shaft G steering gear H steering wheel M1 first motor M2 second motor
Claims (8)
上記第1シャフト(D1)又は第2シャフト(D2)に連結される回転自在な内方部材(1)と、その内方部材(1)の外側に同一軸で回転自在に設けられて上記第2シャフト(D2)又は第1シャフト(D1)に連結される外方部材(3)と、その外方部材(3)の内周と内方部材(1)の外周の間に前記同一軸周りに組込まれてその同一軸方向に移動可能な磁性体から成るアーマチュア(9)と、そのアーマチュア(9)の側面に形成された径方向溝(10)内に収容され、前記アーマチュア(9)が内方部材(1)と外方部材(3)の一方に結合されて他方に対する相対回転時に内方部材(1)の外周および外方部材(3)の内周に係合する係合子(11、31)と、その係合子(11、31)が内方部材(1)の外周および外方部材(3)の内周に対して係合解除される中立位置にアーマチュア(9)を弾性保持するスイッチばね(13)と、前記外方部材(3)の内周又は内方部材(1)の外周に固定されて前記アーマチュア(9)と軸方向で対向するロータ(18)と、静止部材(23)に支持されて前記ロータ(18)と軸方向で対向し、通電によりロータ(18)にアーマチュア(9)を吸着させる電磁石(22)とから成るものとしたことを特徴とするステアバイワイヤシステム用回転伝達装置。 In the steer-by-wire system that switches the first shaft (D1) connected to the steering wheel (H) and the second shaft (D2) connected to the steering gear (G) to a connected state or a non-connected state by the clutch (C). A rotation transmission device forming the clutch (C),
A rotatable inner member (1) connected to the first shaft (D1) or the second shaft (D2), and the outer member (1) is rotatably provided on the same axis and rotatably provided on the first shaft (D1) or the second shaft (D2). The outer member (3) connected to the two shafts (D2) or the first shaft (D1), and the same axis between the inner periphery of the outer member (3) and the outer periphery of the inner member (1). Is housed in a radial groove (10) formed on a side surface of the armature (9) formed of a magnetic material incorporated in the armature and movable in the same axial direction, and the armature (9) is accommodated in the armature (9). An engagement element (11) that is coupled to one of the inner member (1) and the outer member (3) and engages with the outer periphery of the inner member (1) and the inner periphery of the outer member (3) during relative rotation with respect to the other. , 31) and the engaging members (11, 31) are the outer periphery and the outer member of the inner member (1). 3) a switch spring (13) that elastically holds the armature (9) in a neutral position that is disengaged from the inner periphery of the inner periphery, and the inner periphery of the outer member (3) or the outer periphery of the inner member (1) The rotor (18) fixed in the axial direction and opposed to the armature (9) in the axial direction, supported by the stationary member (23) and opposed to the rotor (18) in the axial direction, and energized to the rotor (18). A rotation transmission device for a steer-by-wire system, characterized by comprising an electromagnet (22) for adsorbing (9).
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