JP2010060018A - Oscillating gear device, transmission ratio variable mechanism, and vehicular steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、揺動型歯車装置、伝達比可変機構および車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to an oscillating gear device, a transmission ratio variable mechanism, and a vehicle steering device.
揺動運動を行う歯車を含む揺動型歯車装置として、入力軸と出力軸との間を、第1〜第4の歯車で連結したものがある(例えば、特許文献1参照)。第1の歯車は、ハウジングに固定されている。第2歯車および第3歯車は、入力軸の傾斜部に支承された回転体に設けられている。第4歯車は、出力軸に連結されている。第1歯車と第2歯車とが噛み合っているとともに、第3歯車と第4歯車とが噛み合っている。傾斜部の軸線は、第1歯車の軸線に対して傾斜している。上記の構成により、入力軸の回転に伴って回転体に揺動運動が生じる。この揺動運動は、傾斜部の軸線と入力軸の軸線の交点を中心とする面ぶれ運動である。 As an oscillating gear device including a gear that performs oscillating motion, there is an oscillating gear device in which an input shaft and an output shaft are connected by first to fourth gears (see, for example, Patent Document 1). The first gear is fixed to the housing. The second gear and the third gear are provided on a rotating body supported by the inclined portion of the input shaft. The fourth gear is connected to the output shaft. The first gear and the second gear mesh with each other, and the third gear and the fourth gear mesh with each other. The axis of the inclined portion is inclined with respect to the axis of the first gear. With the above configuration, a swinging motion is generated in the rotating body as the input shaft rotates. This oscillating motion is a surface shake motion around the intersection of the axis of the inclined portion and the axis of the input shaft.
第1歯車と第2歯車との噛み合いは、第1歯車に設けられたコロと、第2歯車に設けられた凹溝との噛み合いとされており、第1および第2歯車の噛み合い時に生ずる両者の摺動をコロの転動で吸収している。より具体的には、コロは、第1歯車に形成された凹部に嵌められている。コロの両端は、第1歯車に取り付けられたリテーナに回転可能に保持されている。そして、凹部から突出するコロによって、半円筒状の凸状歯を形成している。また、第2歯車には、断面半円状の凹溝が形成されている。そして、回転体が揺動運動を行うと、第1歯車のコロと第2歯車の凹溝とが噛み合う。この際、コロが凹溝に対して転動することで、コロと凹溝との間で摺動が生じ難くされている。 The meshing of the first gear and the second gear is the meshing of the roller provided in the first gear and the concave groove provided in the second gear, both of which occur when the first and second gears mesh. Is absorbed by the rolling of the rollers. More specifically, the roller is fitted in a recess formed in the first gear. Both ends of the roller are rotatably held by a retainer attached to the first gear. A semi-cylindrical convex tooth is formed by a roller protruding from the concave portion. Further, the second gear is formed with a groove having a semicircular cross section. When the rotating body performs a swinging motion, the roller of the first gear meshes with the concave groove of the second gear. At this time, the roller rolls with respect to the groove so that sliding between the roller and the groove is difficult to occur.
しかしながら、回転体の揺動運動の際、コロと凹溝との間には、コロの軸方向に関して大きな摩擦力が作用し、コロが凹溝に強く擦れてしまうので、コロのスムースな転動が妨げられてしまい、伝動効率の悪化を招く。
この種の歯車装置では、特許文献1の図5にあるように、回転体(揺動体)の重心が入出力軸の軸線上に配置されていない。したがって、回転体の揺動回転に起因する振動および騒音が発生する。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、伝動効率が高く、且つ振動および騒音の少ない揺動型歯車装置、伝達比可変機構および車両用操舵装置を提供することを目的とする。
In this type of gear device, as shown in FIG. 5 of
The present invention has been made under such a background, and an object of the present invention is to provide a rocking gear device, a transmission ratio variable mechanism, and a vehicle steering device that have high transmission efficiency and low vibration and noise.
上記目的を達成するための本発明は、第1の軸線(A)上にそれぞれ中心軸線を有し上記第1の軸線の回りに回転可能な入力部材(20)および出力部材(22)と、上記入力部材および上記出力部材の差動回転を許容するように上記入力部材および上記出力部材を連結する中間部材(391)と、を備え、上記中間部材は、第1の軸線に対して傾斜した第2の軸線(B)上に中心軸線を有し上記第2の軸線の回りに回転可能であり、上記中間部材の重心(G1)が、上記第1の軸線上に配置されており、上記入力部材および上記中間部材が第1の磁気的噛み合い機構(64)を介して非接触でトルク伝達可能に連結されるとともに、上記中間部材および上記出力部材が第2の磁気的噛み合い機構(67)を介して非接触でトルク伝達可能に連結されていることを特徴とする揺動型歯車装置(6)である(請求項1)。 In order to achieve the above object, the present invention provides an input member (20) and an output member (22) each having a central axis on the first axis (A) and rotatable about the first axis, An intermediate member (391) for connecting the input member and the output member so as to allow differential rotation of the input member and the output member, wherein the intermediate member is inclined with respect to the first axis. A central axis on the second axis (B) and rotatable about the second axis; the center of gravity (G1) of the intermediate member is disposed on the first axis; The input member and the intermediate member are connected to each other through a first magnetic engagement mechanism (64) so as to transmit torque without contact, and the intermediate member and the output member are connected to a second magnetic engagement mechanism (67). Torque can be transmitted without contact via A oscillating gear device (6), characterized in that it is sintered (claim 1).
本発明によれば、中間部材の重心が第1の軸線上に配置されている。これにより、中間部材が第2の軸線回りに回転したときに、中間部材の重心が第1の軸線回りを振れ動くことがなく、その結果、中間部材の回転振動を格段に低減できる。なお、入力部材および中間部材の相対向する端面に一対の歯車を形成して両者を機械的に噛み合わせ、且つ中間部材および出力部材の相対向する端面に一対の歯車を形成して両者を機械的に噛み合わせる場合には、本発明のような、中間部材の重心を第1の軸線上に配置することは、対応する上記歯車同士の噛み合いがうまく行われないことから、実現できない。本発明の、中間部材の重心を第1の軸線上に配置する構成は、第1の磁気的噛み合い機構によって入力部材と中間部材とが非接触にトルク伝達可能とされ、且つ第2の磁気的噛み合い機構によって中間部材と出力部材とが非接触にトルク伝達可能とされていることにより、実現可能となる。また、中間部材は、対応する入力部材および出力部材とそれぞれ非接触でトルク伝達される。これにより、入力部材と中間部材との間、および中間部材と出力部材との間の双方に関して、機械的な接触がない。よって、摺動抵抗をなくすことができるので、伝動効率を極めて高くでき、また、装置の駆動音を極めて小さくできる。 According to the present invention, the center of gravity of the intermediate member is disposed on the first axis. Thereby, when the intermediate member rotates around the second axis, the center of gravity of the intermediate member does not swing around the first axis, and as a result, rotational vibration of the intermediate member can be significantly reduced. A pair of gears are formed on the opposing end surfaces of the input member and the intermediate member and mechanically engaged with each other, and a pair of gears are formed on the opposing end surfaces of the intermediate member and the output member. When meshing with each other, it is not possible to dispose the center of gravity of the intermediate member on the first axis as in the present invention, because the corresponding gears do not mesh well. The configuration of the present invention in which the center of gravity of the intermediate member is arranged on the first axis makes it possible to transmit torque between the input member and the intermediate member in a non-contact manner by the first magnetic engagement mechanism, and the second magnetic This is possible because the intermediate member and the output member can transmit torque in a non-contact manner by the meshing mechanism. The intermediate member is torque-transmitted in a non-contact manner with the corresponding input member and output member. Thereby, there is no mechanical contact both between the input member and the intermediate member and between the intermediate member and the output member. Therefore, since sliding resistance can be eliminated, transmission efficiency can be made extremely high, and driving noise of the apparatus can be made extremely small.
また、本発明において、上記第1の磁気的噛み合い機構は、入力部材および中間部材の互いの対向部(201a,391a)のそれぞれに、入力部材および中間部材のそれぞれの中心軸線を中心とする環状に配置され、互いに磁気的に係合可能な複数の磁極(71,72,73,74)を含み、上記第2の磁気的噛み合い機構は、中間部材および出力部材の互いの対向部(391b,221a)のそれぞれに、中間部材および出力部材のそれぞれの中心軸線を中心とする環状に配置され、互いに磁気的に係合可能な複数の磁極(77,78,79,80)を含む場合がある(請求項2)。 Further, in the present invention, the first magnetic engagement mechanism is configured such that each of the opposing portions (201a, 391a) of the input member and the intermediate member has an annular shape centering on the respective central axes of the input member and the intermediate member. The second magnetic engagement mechanism includes a plurality of magnetic poles (71, 72, 73, 74) that are magnetically engageable with each other, and the second magnetic engagement mechanism is configured so that the intermediate member and the output member face each other (391b, Each of 221a) may include a plurality of magnetic poles (77, 78, 79, 80) that are arranged in an annular shape around the central axis of each of the intermediate member and the output member and are magnetically engageable with each other. (Claim 2).
この場合、入力部材および中間部材のそれぞれに複数の磁極を設ける簡易な構成により、第1の磁気的噛み合い機構を実現できる。また、中間部材および出力部材のそれぞれに複数の磁極を設ける簡易な構成により、第2の磁気的噛み合い機構を実現できる。
また、本発明において、上記の揺動型歯車装置と、上記中間部材を駆動するための電動モータ(23)と、を備え、入力部材の回転角(θ1)に対する出力部材の回転角(θ2)の比(θ2/θ1)を変更可能である場合がある(請求項3)。この場合、電動モータが中間部材を駆動することにより、入力部材の回転角に対する出力部材の回転角の比を変更することができる。
In this case, the first magnetic engagement mechanism can be realized with a simple configuration in which a plurality of magnetic poles are provided on each of the input member and the intermediate member. Further, the second magnetic engagement mechanism can be realized by a simple configuration in which a plurality of magnetic poles are provided on each of the intermediate member and the output member.
Further, in the present invention, the above-described oscillating gear device and the electric motor (23) for driving the intermediate member are provided, and the rotation angle (θ2) of the output member with respect to the rotation angle (θ1) of the input member. The ratio (θ2 / θ1) may be changeable (claim 3). In this case, when the electric motor drives the intermediate member, the ratio of the rotation angle of the output member to the rotation angle of the input member can be changed.
また、本発明は、上記の伝達比可変機構(5)を用いて操舵部材(2)の操舵角(θ1)に対する転舵輪(4L,4R)の転舵角(θ2)の比である伝達比(θ2/θ1)を変更可能な車両用操舵装置(1)であって、上記入力部材が操舵部材に連結され、上記出力部材が転舵輪側部材(12)に連結されていることを特徴とする車両用操舵装置を提供するものである(請求項4)。 The present invention also provides a transmission ratio which is a ratio of the turning angle (θ2) of the steered wheels (4L, 4R) to the steering angle (θ1) of the steering member (2) using the transmission ratio variable mechanism (5). A vehicle steering apparatus (1) capable of changing (θ2 / θ1), wherein the input member is connected to a steering member, and the output member is connected to a steered wheel side member (12). A vehicle steering apparatus is provided.
この場合、伝達比を可変可能とすることにより、車両の走行状態等に応じて操舵部材の操舵に対する転舵輪の転舵角を最適にできる。例えば、車庫入れ動作を行うとき等の、車両の停止時または低速走行時には、伝達比を大きくすることで、操舵量に対して転舵輪の転舵量を大きくすることができ、操舵部材の操作量を少なくできる。また、車両が雪道等を走行しているときには、カウンタステア操作を伝達比可変機構で自動的に行ういわゆるアクティブ操舵が可能となる。 In this case, by making the transmission ratio variable, the turning angle of the steered wheels with respect to the steering of the steering member can be optimized according to the traveling state of the vehicle. For example, when the vehicle is stopped or running at low speed, such as when entering a garage, by increasing the transmission ratio, the turning amount of the steered wheels can be increased relative to the steering amount. The amount can be reduced. Further, when the vehicle is traveling on a snowy road or the like, so-called active steering can be performed in which the counter steer operation is automatically performed by the transmission ratio variable mechanism.
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施の形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。 In the above description, numbers in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施の形態にかかる揺動歯車装置を含む伝達比可変機構を備える車両用操舵装置1の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、車両用操舵装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト3等を介して左右の転舵輪4L,4Rのそれぞれに与えて転舵を行うものである。この車両用操舵装置1は、操舵部材2の操舵角θ1に対する転舵輪の転舵角θ2の比としての伝達比θ2/θ1を変更することのできるVGR(Variable Gear Ratio)機能を有している。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a
車両用操舵装置1は、操舵部材2と、操舵部材2に連なるステアリングシャフト3とを有している。ステアリングシャフト3は、互いに同軸上に配置された第1〜第3の軸としての第1〜第3のシャフト11〜13を含んでいる。第1〜第3のシャフト11〜13の中心軸線としての第1の軸線Aは、当該第1〜第3のシャフト11〜13の回転軸線でもある。なお、以下では、ステアリングシャフト3の軸方向Sを単に軸方向Sといい、ステアリングシャフト3の周方向Cを単に周方向Cとい、ステアリングシャフト3の径方向Rを単に径方向Rという。
The
第1のシャフト11の一端に操舵部材2が同行回転可能に連結されている。第1のシャフト11の他端11bと第2のシャフト12の一端12aとは、伝達比可変機構5を介して差動回転可能に連結されている。第2のシャフト12の他端と第3のシャフト13の一端とは、トーションバー14を介して、所定の範囲内で弾性的に相対回転可能且つ動力伝達可能に連結されている。
A
第3のシャフト13の他端は、自在継手7、中間軸8、自在継手9および転舵機構10等を介して、転舵輪4L,4Rと連なっている。
転舵機構10は、自在継手9に連なるピニオン軸15と、ピニオン軸15の先端のピニオン15aに噛み合うラック16aを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸16とを有している。ラック軸16の一対の端部のそれぞれにタイロッド17L,17Rを介してナックルアーム18L,18Rが連結されている。
The other end of the
The steered
上記の構成により、操舵部材2の回転は、ステアリングシャフト3等を介して転舵機構10に伝達される。転舵機構10では、ピニオン15aの回転がラック軸16の軸方向の運動に変換される。ラック軸16の軸方向の運動は、各タイロッド17L,17Rを介して対応するナックルアーム18L,18Rに伝えられ、これらのナックルアーム18L,18Rがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム18L,18Rに連結された対応する転舵輪4L,4Rがそれぞれ操向する。
With the above configuration, the rotation of the steering
伝達比可変機構5は、ステアリングシャフト3の第1および第2のシャフト11,12間の回転伝達比(伝達比θ2/θ1)を変更するためのものであり、ニューテーションギヤ機構とされている。この伝達比可変機構5は、第1のシャフト11の他端11bに設けられた入力部材20と、転舵輪側部材としての第2のシャフト12の一端12aに設けられた出力部材22と、入力部材20と出力部材22との間に介在する軌道輪ユニット39と、伝達比可変機構用モータ23と、を含んでいる。
The transmission
入力部材20、出力部材22および軌道輪ユニット39の後述する内輪391によって、揺動型歯車装置6が形成されている。伝達比可変機構5は、入力部材20の回転角としての転舵角θ1に対する出力部材22の回転角としての転舵角θ2の比を変更可能である。
入力部材20は、操舵部材2および第1のシャフト11とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。出力部材22は、第2のシャフト12とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。第1の軸線Aは、入力部材20および出力部材22の中心軸線であり、回転軸線である。
The oscillating gear device 6 is formed by the
The
軌道輪ユニット39は、第1の軌道輪としての内輪391と、第2の軌道輪としての外輪392と、内輪391および外輪392間に介在する玉等の転動体393と、含む軸受部材である。
内輪391は、入力部材20と出力部材22とを差動回転可能に連結するものであり、中間部材を構成している。内輪391および外輪392は、第1の軸線Aに対して傾斜する中心軸線Bを有している。中心軸線Bは、内輪391の中心軸線および回転軸線である。また、内輪391および外輪392は、アクチュエータとしての伝達比可変機構用モータ23が駆動することに伴い、第1の軸線Aの回りに回転運動(いわゆるコリオリ運動)することが可能である。
The
The
伝達比可変機構用モータ23は、軌道輪ユニット39の径方向外方に配置されており、第1の軸線A回りに関する外輪392の回転数を変更することにより、伝達比θ2/θ1を変更する。
伝達比可変機構用モータ23は、例えば、電動のブラシレスモータであり、軌道輪ユニット39の外輪392と第1の軸線Aの回りを同行回転可能なロータ231と、このロータ231を取り囲みハウジング24に固定されたステータ232とを含んでいる。
The transmission ratio
The transmission ratio
この車両用操舵装置1は、ステアリングシャフト3に操舵補助力を付与するための操舵補助力付与機構19を備えている。操舵補助力付与機構19は、伝達比可変機構5の出力部材22に連なる入力軸としての上記第2のシャフト12と、転舵機構10に連なる出力軸としての上記第3のシャフト13と、第2および第3のシャフト12,13を連結するトーションバー14と、第2のシャフト12と第3のシャフト13との間に伝達されるトルクを検出する後述のトルクセンサ44と、操舵補助用のアクチュエータとしての操舵補助用モータ25と、操舵補助用モータ25と第3のシャフト13との間に介在する減速機構26とを含んでいる。
The
操舵補助用モータ25は、ブラシレスモータ等の電動モータからなる。この操舵補助用モータ25の出力は、減速機構26を介して第3のシャフト13に伝達される。
減速機構26は、例えばウォームギヤ機構からなり、操舵補助用モータ25の出力軸25aに連結された駆動歯車としてのウォーム軸27と、ウォーム軸27と噛み合い且つ第3のシャフト13に同行回転可能に連結された従動歯車としてのウォームギヤ28とを含んでいる。
The
The
上記伝達比可変機構5および操舵補助力付与機構19は、ハウジング24に設けられている。ハウジング24は、車両の乗員室(キャビン)内に配置されており、第1および第2のシャフト11,12を取り囲んでいる。なお、ハウジング24を、中間軸8を取り囲むように配置してもよいし、ピニオン軸15を取り囲むように配置してもよいし、車両のエンジンルーム内に配置してもよい。
The transmission
上記伝達比可変機構用モータ23および操舵補助用モータ25の駆動は、それぞれ、CPU、RAMおよびROMを含む制御部29によって制御される。制御部29は、駆動回路40を介して伝達比可変機構用モータ23と接続されているとともに、駆動回路41を介して操舵補助用モータ25と接続されている。
制御部29には、操舵角センサ42、伝達比可変機構用モータ23の回転角を検出するための回転角検出手段としてのモータレゾルバ43、トルク検出手段としてのトルクセンサ44、転舵角センサ45、車速センサ46およびヨーレートセンサ47がそれぞれ接続されている。
The driving of the transmission ratio
The
操舵角センサ42から制御部29へは、操舵部材2の直進位置からの操作量である操舵角θ1に対応する値として、第1のシャフト11の回転角についての信号が入力される。
モータレゾルバ43から制御部29へは、伝達比可変機構用モータ23のロータ231の回転角θrについての信号が入力される。
トルクセンサ44から制御部29へは、第2および第3のシャフト12,13間に作用するトルクTについての信号が入力される。
A signal about the rotation angle of the
A signal regarding the rotation angle θr of the
A signal regarding the torque T acting between the second and
転舵角センサ45から制御部29へは、転舵角θ2に対応する値として第3のシャフト13(出力部材22)の回転角についての信号が入力される。
車速センサ46から制御部29へは、車速Vについての信号が入力される。
ヨーレートセンサ47から制御部29へは、車両のヨーレートγについての信号が入力される。
A signal about the rotation angle of the third shaft 13 (output member 22) is input from the turning
A signal regarding the vehicle speed V is input from the
A signal regarding the yaw rate γ of the vehicle is input from the
制御部29は、各上記センサ42〜47の信号等に基づいて、伝達比可変機構用モータ23および操舵補助用モータ25の駆動を制御する。
上記の構成により、伝達比可変機構5の出力は、操舵補助力付与機構19を介して転舵機構10に伝達される。より具体的には、操舵部材2に入力された操舵トルクは、第1のシャフト11を介して伝達比可変機構5の入力部材20に入力され、出力部材22から操舵補助力付与機構19の第2のシャフト12に伝達される。
The
With the above configuration, the output of the transmission
第2のシャフト12に伝達された操舵トルクは、トーションバー14および第3のシャフト13に伝わり、操舵補助用モータ25からの出力と合わさって中間軸8等を介して転舵機構10に伝達される。
図2は、図1の要部のより具体的な構成を示す断面図である。図2を参照して、ハウジング24は、例えば、アルミニウム合金等の金属を筒状に形成してなるものであり、第1〜第3のハウジング51〜53を含んでいる。このハウジング24内には、第1〜第8の軸受31〜38が収容されている。第1〜第5の軸受31〜35および第7〜第8の軸受37〜38は、それぞれ、アンギュラ玉軸受等の転がり軸受であり、第6の軸受36は、針状ころ軸受等の転がり軸受である。
The steering torque transmitted to the
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a more specific configuration of the main part of FIG. Referring to FIG. 2, the
第1のハウジング51は筒状をなしており、伝達比可変機構5および伝達比可変機構用モータ23を収容している。第1のハウジング51の一端は、端壁部材54によって覆われている。第1のハウジング51の一端と端壁部材54とは、ボルト等の締結部材55を用いて互いに固定されている。第1のハウジング51の他端の内周面56に、第2のハウジング52の一端の環状凸部57が嵌合されている。これら第1および第2のハウジング51,52は、ボルト等の締結部材(図示せず)を用いて互いに固定されている。
The
第2のハウジング52は筒状をなしており、トルクセンサ44およびモータレゾルバ43を収容している。第2のハウジング52の他端の外周面59に、第3のハウジング53の一端の内周面60が嵌合している。
第3のハウジング53は、筒状をなしており、減速機構26を収容している。第3のハウジング53の他端には環状の端壁61が設けられている。
The
The
図3は、図2の伝達比可変機構5およびその周辺の拡大図である。図3を参照して、伝達比可変機構5の入力部材20および出力部材22は、それぞれ、環状をなしている。
入力部材20は、入力部材本体201と、入力部材本体201の内径部に固定された筒状部202とを含んでいる。
第1のシャフト11は、筒状部202の挿通孔202aを挿通していることにより、筒状部202と同行回転可能に連結されている。第1のシャフト11は、入力部材20の筒状部202および第1の軸受31を介して、第1のハウジング51に回転可能に支持されている。
FIG. 3 is an enlarged view of the transmission
The
The
出力部材22は、出力部材本体221と、出力部材本体221の内径部から延設された筒状部222とを含んでいる。
第2のシャフト12は、出力部材22の筒状部222の挿通孔222aを挿通することにより、出力部材22と同行回転可能に連結されている。第2のシャフト12は、出力部材22の筒状部22および第3の軸受33を介して、第2のハウジング52の後述する環状の延伸部92の先端に回転可能に支持されている。
The
The
入力部材20の筒状部202は、第8の軸受38を介して第2のシャフト12の一端12aを回転可能に支持している。
軌道輪ユニット39の外輪392は、伝達比可変機構用モータ23のロータ231の内周に形成された傾斜孔63に保持されており、ロータ231とは第1の軸線Aの回りを同行回転する。ロータ231が第1の軸線Aの回りを回転することに伴い、軌道輪ユニット39がコリオリ運動する。
The cylindrical portion 202 of the
The
なお、外輪392が入力部材20および出力部材22を差動回転可能に連結するとともに、内輪391が伝達比可変機構用モータ23のロータ231と同行回転可能に連結されるようにしてもよい。この場合、軌道輪ユニット39は、内輪支持型となる。
図4は、伝達比可変機構5の要部の一部断面側面図である。図3および図4を参照して、入力部材本体201および内輪391のそれぞれに、第1の磁気的噛み合い機構64が設けられている。これにより、入力部材20と内輪391とは非接触にトルク伝達可能とされている。また、内輪391および出力部材22のそれぞれに、第2の磁気的噛み合い機構67が設けられている。これにより、内輪391と出力部材22とは非接触にトルク伝達可能とされている。
The
FIG. 4 is a partial cross-sectional side view of the main part of the transmission
第1の磁気的噛み合い機構64は、入力部材本体201のうち内輪391と対向する対向端部201aに設けられた第1の磁石65と、内輪391のうち入力部材本体201と対向する一端としての対向端部391aに設けられた第2の磁石66と、を含んでいる。
第1の磁石65は、第1の軸線Aを中心とする環状をなす一体製形品からなる永久磁石であり、周方向Cに沿って並ぶ複数の磁極71,72を含んでいる。第1の磁石65は、周方向Cの全域に亘ってN極71、S極72が交互に且つ等ピッチで配列されている。本実施の形態において、対をなすN極71およびS極72は、例えば49対設けられている。第1の磁石65の中心軸線は、第1の軸線Aである。第1の磁石65と入力部材本体201とは、第1の軸線Aの回りを同行回転可能である。
The first
The
第2の磁石66は、第2の軸線Bを中心とする環状をなす一体製形品からなる永久磁石であり、第2の軸線Bの周方向D(以下、単に周方向Dという)に沿って並ぶ複数の磁極73,74を含んでいる。第2の磁石66は、周方向Dの全域に亘ってN極73、S極74が交互に且つ等ピッチで配列されている。本実施の形態において、対をなすN極73およびS極74は、例えば50対設けられている。第2の磁石66の中心軸線は、第2の軸線Bである。第2の磁石66と内輪391とは、第2の軸線Bの回りを同行回転可能である。
The
図5は、図4の矢印V方向に沿って見た要部の側面図である。図4および図5を参照して、第2の磁石66は、第1の磁石65とは軸方向Sに対向している。第1の磁石65が第2の磁石66に対して傾斜していることにより、第1の磁石65の一部の磁極71,72と、第2の磁石66の一部の磁極73,74とが互いに近接している。第1の磁石65および第2の磁石66の互いに近接している部分は、磁気的に噛み合う噛み合い領域75を形成している。噛み合い領域75において、第1の磁石65の一方の磁極(N極71またはS極72)と、第2の磁石66の他方の磁極(S極74またはN極73)とが互いに引き寄せられることにより、第1および第2の磁石65,66が磁気的に結合している。本実施の形態では、第1の磁石65の極数が相対的に少なく、第2の磁石66の極数が相対的に多いが、軌道輪ユニット39の軸線としての第2の軸線Bが第1の軸線Aに対して傾斜しているため、第1の磁石65の磁極71,72のピッチP1(配置ピッチ)と、第2の磁石66のピッチP2とは、等しいか、それに近い値となっている。
FIG. 5 is a side view of the main part viewed along the direction of arrow V in FIG. With reference to FIGS. 4 and 5, the
上記のように、第1の磁石65の磁極71,72の数と、第2の磁石66の磁極73,74の数とは、異ならされている。第1の磁石65の磁極71,72の数と、第2の磁石66の磁極73,74の数との差により、入力部材本体201と内輪391との速度比が決まる。
なお、第1および第2の磁石65,66のそれぞれを、円弧状のセグメント磁石を複数並べて全体として環状にしたもので形成してもよい。
As described above, the number of the
Each of the first and
再び図3および図4を参照して、第2の磁気的噛み合い機構67は、内輪391のうち出力部材本体221と対向する他端としての対向端部391bに設けられた第3の磁石68と、出力部材本体221のうち内輪391と対向する対向端部221aに設けられた第4の磁石69と、を含んでいる。
第3の磁石68は、第2の軸線Bを中心とする環状をなす一体製形品からなる永久磁石であり、周方向Dに沿って並ぶ複数の磁極77,78を含んでいる。第3の磁石68は、周方向Dの全域に亘ってN極77、S極78が交互に且つ等ピッチで配列されている。本実施の形態において、対をなすN極77およびS極78は、例えば50対設けられている。第3の磁石68の中心軸線は、第2の軸線Bである。第3の磁石68と内輪391とは、第2の軸線Bの回りを同行回転可能である。
Referring to FIGS. 3 and 4 again, the second
The
第4の磁石69は、第1の軸線Aを中心とする環状をなす一体製形品からなる永久磁石であり、周方向Cに沿って並ぶ複数の磁極79,80を含んでいる。第4の磁石69は、周方向Cの全域に亘ってN極79、S極80が交互に且つ等ピッチで配列されている。本実施の形態において、対をなすN極79およびS極80は、例えば50対設けられている。第4の磁石69の中心軸線は、第1の軸線Aである。第4の磁石69と出力部材本体221とは、第1の軸線Aの回りを同行回転可能である。
The
図6は、図4の矢印VI方向に沿って見た要部の側面図である。図4および図6を参照して、第3の磁石68は、第4の磁石69とは軸方向Sに対向している。第3の磁石68が第4の磁石69に対して傾斜していることにより、第3の磁石68の一部の磁極77,78と、第4の磁石69の一部の磁極79,80とが互いに近接している。第3の磁石68および第4の磁石69の互いに近接している部分は、磁気的に噛み合う噛み合い領域81を形成している。噛み合い領域81において、第3の磁石68の一方の磁極(N極77またはS極78)と、第4の磁石69の他方の磁極(S極80またはN極79)とが互いに引き寄せられることにより、第3および第4の磁石68,69が磁気的に結合している。本実施の形態では、第3の磁石68の極数および第4の磁石69の極数が等しいが、軌道輪ユニット39の軸線としての第2の軸線Bが第1の軸線Aに対して傾斜しているので、第3の磁石68の磁極77,78のピッチP3は、第4の磁石69のピッチP4よりも長い。
FIG. 6 is a side view of the main part viewed along the direction of arrow VI in FIG. With reference to FIGS. 4 and 6, the
なお、第3および第4の磁石68,69のそれぞれを、円弧状のセグメント磁石を複数並べて全体として環状にしたもので形成してもよい。また、第3の磁石68の極数と、第4の磁石69の極数とを異ならせてもよい。
図4を参照して、第2の軸線Bの径方向に関して、第2の軸線Bと第1の磁気的噛み合い機構64の噛み合い領域75との距離E1が相対的に短くされており、第2の軸線Bと第2の磁気的噛み合い機構67の噛み合い領域81との距離E2が相対的に長くされている。
Each of the third and
Referring to FIG. 4, with respect to the radial direction of the second axis B, the distance E1 between the second axis B and the meshing
軌道輪ユニット39の重心G0は、第1の軸線A上に配置されているとともに、第2の軸線B上に配置されている。すなわち、軌道輪ユニット39の重心G0は、第1の軸線Aおよび第2の軸線Bの交点F上に配置されている。
具体的には、軌道輪ユニット39の内輪391の、第2および第3の磁石66,68を含む全域の密度、すなわち単位体積当たりの質量が均一にされている。同様に、外輪392の全域の密度が均一にされている。同様に、各転動体393のそれぞれの密度が均一にされている。
The center of gravity G0 of the
Specifically, the density of the entire area including the second and
内輪391の重心G1は、軌道輪ユニット39の重心G0と合致している。同様に、外輪392の重心G2は、軌道輪ユニット39の重心G0と合致している。各転動体393は、第2の軸線Bを中心として、周方向Dに等間隔に配置されている。各転動体393の中心Hの位置は、軌道輪ユニット39の軸方向に関して、交点Fの位置と揃えられている。
The center of gravity G1 of the
図3を参照して、伝達比可変機構用モータ23のロータ231は、軸方向Sに延びる筒状のロータコア85と、ロータコア85の外周面に固定された永久磁石86とを含んでいる。
ロータコア85の一端には、第2の軸受32のための被保持孔87が形成されている。この被保持孔87の径方向内方には、環状の軸受保持部88が設けられている。軸受保持部88は、第1のハウジング51の一端の内径部に形成された環状凸部89に形成されている。これらの被保持孔87と軸受保持部88との間に第2の軸受32が介在している。これにより、ロータコア85の一端が第1のハウジング51に回転可能に支持されている。
Referring to FIG. 3, the
A retained hole 87 for the
ロータコア85の中間部には、第4の軸受34のための被保持孔90が形成されている。この被保持孔90の径方向内方には、環状の軸受保持部91が設けられている。軸受保持部91は、第2のハウジング52の内径部としての環状の延伸部92に形成されている。環状の延伸部92は、第2のハウジング52の他端に設けられた端壁93から、軸方向Sの一方S1側に延びる筒状をなしており、ロータコア85を挿通している。
A retained
上記の被保持孔90と軸受保持部91との間に、第4の軸受34が介在している。これにより、ロータコア85の中間部が、第2のハウジング52の環状の延伸部92に回転可能に支持されている。第2および第4の軸受32,34によって、ロータコア85が両持ち支持されている。
ロータ231の永久磁石86は、周方向Cに交互に異なる磁極を有しており、周方向Cに関して、N極とS極とが交互に等間隔に配置されている。永久磁石86は、ロータコア85の中間部に外嵌固定されている。
A
The
伝達比可変機構用モータ23のステータ232は、第1のハウジング51の内周面に固定されている。
モータレゾルバ43は、レゾルバロータ105とレゾルバステータ106とを含んでいる。レゾルバロータ105は、ロータコア85の他端の外周面に固定されている。レゾルバステータ106は、第2のハウジング52の筒状の外径部107の内周面に固定されている。外径部107と環状の延設部92とは、端壁93を介して連結されている。
The
The
図2を参照して、トルクセンサ44は、第2のシャフト12の中間部に固定された多極磁石115と、第3のシャフト13の一端に支持され、多極磁石115が発生する磁界内に配置されて磁気回路を形成する一対の軟磁性体としての磁気ヨーク116,117と、磁気ヨーク116,117からの磁束を誘導する一対の集磁リング119,120と、を含んでいる。
Referring to FIG. 2, the
各磁気ヨーク116,117は、合成樹脂部材118にモールドされている。合成樹脂部材118は、第3のシャフト13の一端に同行回転可能に連結されている。集磁リング119,120は、合成樹脂部材121によりモールドされている。合成樹脂部材121は、第2のハウジング52の環状の延伸部92に保持されている。
第2および第3のシャフト12,13の相対回転量に応じて磁気ヨーク116,117に磁束が生じるようになっており、この磁束は、集磁リング119,120により誘導され、合成樹脂部材121に埋設されたホールIC(図示せず)により検出される。これにより、第2のシャフト12に加えられたトルクに応じた磁束密度を検出することが出来る。
Each of the
Magnetic flux is generated in the
トルクセンサ44に対して軸方向Sの他方S2側に第5の軸受35が配置されている。第2のハウジング52の端壁93は、第5の軸受35を介して第3のシャフト13を回転可能に支持している。第2のシャフト12と第3のシャフト13とは、第6の軸受36を介して相対回転可能に互いに支持されている。第3のハウジング53の端壁61は、第7の軸受37を介して第3のシャフト13を回転可能に支持している。
A
図7(A)は、伝達比可変機構5の要部の模式図である。図7(A)を参照して、伝達比可変機構用モータ23のロータ231の駆動により、軌道輪ユニット39の外輪392および内輪391は、第1の軸線Aの回りを回転する。このとき、軌道輪ユニット39の重心G0が第1の軸線A(モータ回転軸)上に配置されていることにより、軌道輪ユニット39の内輪391、外輪392および転動体393は、振動を生じない。
FIG. 7A is a schematic diagram of a main part of the transmission
本実施の形態のように、入力部材20と内輪391とを非接触で磁気的に噛み合い可能とし、且つ、内輪391と出力部材22とを非接触で磁気的に噛み合い可能としている構成であるので、上記した、軌道輪ユニット39の重心G0を第1の軸線A(モータ回転軸)上に配置する構成が可能となっている。
例えば、機械的噛み合い部を持つ比較例の要部の構成の模式図を図7(B)に示す。この比較例では、入力部材161および軌道輪ユニット151の内輪153は、互いの対向端面に形成された歯車同士の噛み合いにより、機械的に噛み合っている。また、内輪153および出力部材162は、互いの対向端面に形成された歯車同士の噛み合いにより、機械的に噛み合っている。
As in the present embodiment, the
For example, FIG. 7B shows a schematic diagram of a configuration of a main part of a comparative example having a mechanical engagement portion. In this comparative example, the
この比較例では、軌道輪ユニット151の外輪152および内輪153の重心154,155が第1の軸線156上に配置されていないことにより、軌道輪ユニット151の重心157が第1の軸線156上に配置されていない。この場合、内輪153および外輪152は、側面視において、軌道輪ユニット151の重心157と第1の軸線156との距離158を振幅とする振動を生じてしまう。
In this comparative example, the center of gravity 154 and 155 of the
また、この比較例のように、入力部材161、内輪153および出力部材162が機械的に噛み合う構成では、図7(A)に示すような構成、すなわち、軌道輪ユニット151の重心157を第1の軸線156上に配置することは、対応する歯車同士の噛み合いがうまく行われないことから、物理的に成立しない。
以上の次第で、本実施の形態によれば、軌道輪ユニット39の内輪391および外輪392の重心G1,G2が第1の軸線A上に配置されている。これにより、内輪391および外輪392が第2の軸線Bの回りに回転したときに、内輪391および外輪392の重心G1,G2が第1の軸線Aの回りを振れ動くことがなく、その結果、内輪391および外輪392の回転振動を格段に低減できる。
Further, in the configuration in which the
As described above, according to the present embodiment, the centers of gravity G1 and G2 of the
内輪391の重心G1を第1の軸線A上に配置する構成は、第1の磁気的噛み合い機構64によって入力部材20と内輪391とが非接触にトルク伝達可能とされ、且つ第2の磁気的噛み合い機構67によって内輪391と出力部材22とが非接触にトルク伝達可能とされていることにより、実現可能となる。
また、内輪391は、対応する入力部材20および出力部材22と対応する第1および第2の磁気的噛み合い機構64,67によってそれぞれ非接触でトルク伝達される。これにより、入力部材20と内輪391との間、および内輪391と出力部材22との間の双方に関して、機械的な接触がない。よって、摺動抵抗をなくすことができるので、伝達比可変機構5の伝動効率を極めて高くでき、また、伝達比可変機構5の駆動音を極めて小さくできる。したがって、操舵部材2の操舵フィーリングが優れたものとなる。
The configuration in which the center of gravity G1 of the
The
さらに、第1および第2の磁気的噛み合い機構64,67は、それぞれ、非接触の噛み合い機構であるので、入力部材20と内輪391とのスリップ運動、および内輪391と出力部材22とのスリップ運動の許容度が高い。したがって、入力部材20と内輪391との配置(アライメント)の自由度を高くできるとともに、内輪391と出力部材22との配置の自由度を高くできる。その結果、内輪391の重心G1を第1の軸線上Aに配置するレイアウトを容易に実現できる。
Further, since the first and second
また、入力部材20に第1の磁石65を設けるとともに、内輪391に第2の磁石66を設けることにより、入力部材20および内輪391のそれぞれに複数の磁極71,72;73,74を設けている。このような簡素な構成により、第1の磁気的噛み合い機構64を実現できる。
また、内輪391に第3の磁石68を設けるとともに、出力部材22に第4の磁石69を設けることにより、内輪391および出力部材22のそれぞれに複数の磁極77,78;79,80を設けている。このような簡素な構成により、第2の磁気的噛み合い機構67を実現できる。
Further, by providing the
Further, by providing the
さらに、伝達比可変機構用モータ23が内輪391を駆動することにより、伝達比θ2/θ1を変更することができる。
伝達比θ2/θ1を可変可能とすることにより、車両の走行状態等に応じて操舵部材2の操舵に対する転舵輪4L,4Rの転舵角θ2を最適にできる。例えば、車庫入れ動作を行うとき等の、車両の停止時または低速走行時には、伝達比θ2/θ1を大きくすることで、操舵部材2の操舵量に対して転舵輪4L,4Rの転舵量を大きくすることができ、操舵部材2の操作量を少なくできる。また、車両が雪道等を走行しているときには、カウンタステア操作を伝達比可変機構5で自動的に行ういわゆるアクティブ操舵が可能となる。
Furthermore, when the transmission ratio
By making the transmission ratio θ2 / θ1 variable, the turning angle θ2 of the steered
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、軌道輪ユニットの内輪を伝達比可変機構用モータで回転駆動するとともに、外輪と入力部材とを第1の磁気的噛み合い機構で連結し、さらには外輪と出力部材とを第2の磁気的噛み合い機構で連結してもよい。
The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims.
For example, the inner ring of the track ring unit is rotationally driven by a transmission ratio variable mechanism motor, the outer ring and the input member are connected by a first magnetic engagement mechanism, and the outer ring and the output member are further connected by a second magnetic member. You may connect by a meshing mechanism.
また、本発明を、車両用操舵装置に備えられる揺動型歯車装置以外の他の一般の揺動型歯車装置に適用することができる。 Further, the present invention can be applied to other general oscillating gear devices other than the oscillating gear devices provided in the vehicle steering apparatus.
1…車両用操舵装置、2…操舵部材、4L,4R…転舵輪、5…伝達比可変機構、6…揺動型歯車装置、12…転舵輪側部材(第2のシャフト)、20…入力部材、22…出力部材、23…伝達比可変機構用モータ(電動モータ)、64…第1の磁気的噛み合い機構、67…第2の磁気的噛み合い機構、71,72,73,74,77,78,79,80…磁極、201a…(入力部材の)対向端部、221a…(出力部材の)対向端部、391…(軌道輪ユニットの)内輪(中間部材)、391a…(内輪の)対向端部(中間部材の対向部)、391b…(内輪の)対向端部(中間部材の対向部)、A…第1の軸線、B…第2の軸線、G1…(軌道輪ユニットの内輪の)重心(中間部材の重心)、θ1…操舵角(入力部材の回転角)、θ2…転舵角(出力部材の回転角)、θ2/θ1…伝達比(入力部材の回転角に対する出力部材の回転角の比)。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記中間部材は、第1の軸線に対して傾斜した第2の軸線上に中心軸線を有し上記第2の軸線の回りに回転可能であり、
上記中間部材の重心が、上記第1の軸線上に配置されており、
上記入力部材および上記中間部材が第1の磁気的噛み合い機構を介して非接触でトルク伝達可能に連結されるとともに、上記中間部材および上記出力部材が第2の磁気的噛み合い機構を介して非接触でトルク伝達可能に連結されていることを特徴とする揺動型歯車装置。 An input member and an output member each having a central axis on the first axis and rotatable about the first axis; the input member and the input member so as to allow differential rotation of the input member and the output member; An intermediate member for connecting the output member,
The intermediate member has a central axis on a second axis inclined with respect to the first axis, and is rotatable around the second axis.
The center of gravity of the intermediate member is disposed on the first axis;
The input member and the intermediate member are connected via a first magnetic meshing mechanism so as to transmit torque without contact, and the intermediate member and the output member are non-contacted via a second magnetic meshing mechanism. The oscillating gear device is connected so as to be able to transmit torque.
上記第2の磁気的噛み合い機構は、中間部材および出力部材の互いの対向部のそれぞれに、中間部材および出力部材のそれぞれの中心軸線を中心とする環状に配置され、互いに磁気的に係合可能な複数の磁極を含むことを特徴とする揺動型歯車装置。 2. The first magnetic engagement mechanism according to claim 1, wherein the first magnetic engagement mechanism is arranged in an annular shape around the central axis of each of the input member and the intermediate member at each of the opposing portions of the input member and the intermediate member, and magnetically A plurality of magnetically engageable magnetic poles,
The second magnetic engagement mechanism is arranged in an annular shape around the central axis of each of the intermediate member and the output member at each of the opposing portions of the intermediate member and the output member, and can be magnetically engaged with each other. A rocking gear device comprising a plurality of magnetic poles.
上記中間部材を駆動するための電動モータと、を備え、
入力部材の回転角に対する出力部材の回転角の比を変更可能であることを特徴とする伝達比可変機構。 The oscillating gear device according to claim 1 or 2,
An electric motor for driving the intermediate member,
A transmission ratio variable mechanism capable of changing a ratio of a rotation angle of an output member to a rotation angle of an input member.
上記入力部材が操舵部材に連結され、上記出力部材が転舵輪側部材に連結されていることを特徴とする車両用操舵装置。 A vehicle steering apparatus capable of changing a transmission ratio, which is a ratio of a turning angle of a steered wheel to a steering angle of a steering member, using the transmission ratio variable mechanism according to claim 3,
The vehicle steering apparatus, wherein the input member is connected to a steering member, and the output member is connected to a steered wheel side member.
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DE102014001263A1 (en) * | 2014-01-30 | 2015-08-13 | Gregor Puchhammer | wobble mechanism |
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