JP2011098592A - Transmission ratio variable device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入出力軸間の回転伝達比を変更可能とした伝達比可変装置に関する。 The present invention relates to a transmission ratio variable device capable of changing a rotation transmission ratio between input and output shafts.
従来、差動機構を用いてステアリング操作に基づく入力軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして出力軸に伝達する伝達比可変装置がある(例えば、特許文献1参照)。一般に、こうした伝達比可変装置には、モータ軸とハウジングとを相対回転不能にロックし、モータ軸の回転を拘束するロック装置が設けられている。そして、このロック装置の作動により、モータ軸の回転を拘束することで、モータへの電力供給の停止時或いはフェールセーフ時に、モータ軸が空転(自由回転)することにより入力軸と出力軸との間のトルク伝達が不能になることを防止している。 Conventionally, there is a transmission ratio variable device that uses a differential mechanism to add rotation based on motor drive to rotation of an input shaft based on a steering operation and transmit the rotation to an output shaft (see, for example, Patent Document 1). Generally, such a transmission ratio variable device is provided with a lock device that locks the motor shaft and the housing so that they cannot be rotated relative to each other and restricts the rotation of the motor shaft. By operating the lock device, the rotation of the motor shaft is constrained, and when the power supply to the motor is stopped or when fail-safe, the motor shaft runs idle (free rotation), so that the input shaft and the output shaft This prevents the torque transmission between them from becoming impossible.
このようなロック装置は、モータ軸と一体的に設けられるロックホルダと、ハウジング等の非回転部位に設けられるロックアームとを備え、ロックホルダの外周面に形成されたロック溝にロックアームの係合爪を係合させることによりモータ軸の回転を拘束するように構成されている。また、上記特許文献1のものでは、モータ軸とロックホルダとの間には、長尺状の金属板を略環状に湾曲させることにより形成されたトルクリミットリングが介在されている。そして、トルクリミットリングは、その内周面とモータ軸との間の摩擦抵抗に基づいてモータ軸とロックホルダとの相対回転を規制するとともに、所定値以上のトルク入力がある場合には、前記内周面が滑り面となることにより上記相対回転を許容する、即ちトルクリミッタとしての機能を果たす。 Such a locking device includes a lock holder provided integrally with a motor shaft and a lock arm provided at a non-rotating portion such as a housing, and the lock arm is engaged with a lock groove formed on an outer peripheral surface of the lock holder. The rotation of the motor shaft is constrained by engaging the pawl. Moreover, in the thing of the said patent document 1, between the motor shaft and the lock holder, the torque limit ring formed by curving an elongate metal plate in substantially cyclic | annular form is interposed. The torque limit ring regulates the relative rotation between the motor shaft and the lock holder based on the frictional resistance between the inner peripheral surface and the motor shaft, and when there is a torque input greater than a predetermined value, When the inner peripheral surface becomes a sliding surface, the relative rotation is allowed, that is, it functions as a torque limiter.
ところで、トルクリミットリングによりモータ軸とロックホルダとの相対回転が許容されるのは、モータ軸の回転が拘束されたロック状態で差動機構等に異常が発生した場合において、フェールセーフとしてモータ軸の回転が拘束されたままの状態になることを防ぐためである。つまり、通常、ロックホルダはモータ軸に対して相対回転するものではないため、伝達比可変装置自体もロックホルダを積極的に相対回転させる構造とはなっておらず、モータ軸とロックホルダとが相対回転することは、装置の信頼性確保等の観点から好ましいものではない。 By the way, the relative rotation between the motor shaft and the lock holder is permitted by the torque limit ring because the motor shaft can be used as a fail-safe when an abnormality occurs in the differential mechanism or the like in the locked state where the rotation of the motor shaft is restricted. This is to prevent the rotation of the lens from being constrained. That is, normally, the lock holder does not rotate relative to the motor shaft, so the transmission ratio variable device itself is not structured to actively rotate the lock holder. Relative rotation is not preferable from the viewpoint of ensuring the reliability of the apparatus.
しかしながら、急操舵等によりモータ軸が高速で回転している状態で、ロックホルダのロック溝にロックアームの係合爪が係合した場合には、上記所定値以上のトルクがロックホルダに作用することがあり、異常時でなくとも、モータ軸とロックホルダとが相対回転する虞がある。そこで、特許文献2には、ロックホルダのロック溝にロックアームの係合爪が係合する瞬間(ロック時)に、ロックホルダに作用する衝撃トルクを、トルクリミットリングに形成された弾性片により緩和するようにしたものが開示されている。
However, when the engaging claw of the lock arm is engaged with the lock groove of the lock holder while the motor shaft is rotating at high speed due to sudden steering or the like, the torque greater than the predetermined value acts on the lock holder. In some cases, the motor shaft and the lock holder may rotate relative to each other even when there is no abnormality. Therefore, in
具体的には、図7(a)に示すように、特許文献2に記載の伝達比可変装置におけるトルクリミットリング101は、モータ軸102の外周面に接触するリング部103と、リング部103から径方向外側に延出された複数(図7においては1つのみ図示)の弾性片104を備えている。また、ロックホルダ105の内周面には、複数(図7においては1つのみ図示)の溝部106と、該溝部106の底部側にて弾性片104の先端が嵌合する嵌合部107が形成されている。そして、図7(b)に示すように、弾性片104は、その根元部が弾性変形した状態で溝部106に当接するように構成されている。これにより、ロック時に、ロックホルダ105に衝撃トルクが作用しても、その根元部が溝部106に当接するまで弾性片104が弾性変形することで、同衝撃トルクが緩和されるため、モータ軸102とロックホルダ105とが相対回転することを抑制できる。
Specifically, as shown in FIG. 7A, the
しかしながら、上記特許文献2に記載の構成では、弾性片104は、リング部103と一体に形成されているため、同トルクリミットリング101の形状が複雑化し、弾性片104の弾性係数等、トルクリミットリング101の特性ばらつきが大きくなりやすい。その結果、トルクリミットリング101(弾性片104)によって緩和することのできる衝撃トルクの大きさが製品毎(個体毎)にばらつきやすく、品質の安定化を図ることが困難になる。また、トルクリミットリング101の組み付けに際しては、同トルクリミットリング101をロックホルダ105の内周面とモータ軸102の外周面とに摩擦接触させるとともに、弾性片104の先端をロックホルダ105の嵌合部107に嵌合させなければならないため、伝達比可変装置の製造が煩雑であり、この点においてなお改善の余地があった。
However, in the configuration described in
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ロック時にモータ軸とロックホルダとが相対回転することを抑制できるとともに、品質の安定化及び製造の容易化を図ることができる伝達比可変装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to suppress relative rotation of the motor shaft and the lock holder at the time of locking, as well as to stabilize quality and facilitate manufacture. An object of the present invention is to provide a transmission ratio variable device capable of achieving the above.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、入力軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして出力軸に伝達する差動機構と、前記差動機構及びモータを収容するとともに非回転部位に固定されるハウジングと、前記ハウジングと前記モータのモータ軸とを相対回転不能にロックするロック装置とを備え、前記ロック装置は、前記モータ軸と一体に設けられるとともに外周面に複数の係合溝が形成されたロックホルダ、及び前記係合溝に係合することにより前記ロックホルダの回転を拘束可能なロックアームとから構成され、前記モータ軸と前記ロックホルダとの間には、摩擦抵抗に基づいて前記モータ軸と前記ロックホルダとの相対回転を規制又は許容するトルクリミットリングが介在される伝達比可変装置であって、前記ロックホルダは、内筒と、外筒と、弾性体からなるダンパと、規制手段とを備え、前記内筒の内周面は、前記トルクリミットリングに接触し、前記外筒は、その外周面に前記係合溝を有し、前記内筒と前記外筒とは、前記ダンパにより弾性的に連結され、前記規制手段は、前記ダンパの弾性変形によって前記内筒と前記外筒とが相対回転可能な角度を、前記ダンパの弾性限界を超えて該ダンパが変形することのない所定角度以下に規制することを要旨とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 accommodates the differential mechanism for adding the rotation based on the motor drive to the rotation of the input shaft and transmitting it to the output shaft, and the differential mechanism and the motor. A housing fixed to a non-rotating portion; and a lock device that locks the housing and the motor shaft of the motor so as not to rotate relative to each other. And a lock arm capable of restraining the rotation of the lock holder by engaging with the engagement groove, and between the motor shaft and the lock holder. A transmission ratio variable device intervening a torque limit ring that restricts or permits relative rotation between the motor shaft and the lock holder based on frictional resistance, The holder includes an inner cylinder, an outer cylinder, a damper made of an elastic body, and a restricting means. An inner circumferential surface of the inner cylinder is in contact with the torque limit ring, and the outer cylinder is disposed on the outer circumferential surface. The inner cylinder and the outer cylinder are elastically connected by the damper, and the restricting means is capable of relative rotation between the inner cylinder and the outer cylinder by elastic deformation of the damper. The gist of the invention is to limit the angle to a predetermined angle that does not cause deformation of the damper beyond the elastic limit of the damper.
上記構成によれば、ロック時に、係合溝が形成された外筒に衝撃トルクが作用しても、ダンパが弾性変形することで、トルクリミットリングに接触した内筒に伝達される同衝撃トルクが緩和されるため、モータ軸とロックホルダ(内筒)とが相対回転することを抑制できる。また、規制手段により、内筒と外筒とが所定角度以上相対回転することが規制されるため、ダンパが弾性限界を超えて変形し、破断等することを防止できる。 According to the above configuration, even when an impact torque acts on the outer cylinder in which the engagement groove is formed at the time of locking, the impact torque transmitted to the inner cylinder in contact with the torque limit ring by elastically deforming the damper Therefore, relative rotation between the motor shaft and the lock holder (inner cylinder) can be suppressed. In addition, since the restricting means restricts the relative rotation of the inner cylinder and the outer cylinder by a predetermined angle or more, the damper can be prevented from being deformed beyond the elastic limit, broken or the like.
また、上記構成では、内筒と外筒とをダンパにより弾性的に連結し、ダンパが弾性変形することで衝撃トルクを緩和するようにしている。すなわち、衝撃トルクを緩和するための部材(ダンパ)を別途設けることにより衝撃トルクを緩和するため、従来(特許文献2参照)のようにトルクリミットリング(リング部)に一体形成した弾性片により衝撃トルクを緩和する場合に比べ、衝撃トルクを緩和するための部材の弾性係数等の特性ばらつきを抑制できる。この結果、製品毎に緩和することのできる衝撃トルクの大きさがばらつくことを低減でき、品質の安定化を図ることができる。さらに、従来のようにトルクリミットリングに複数の機能(トルクリミッタ機能及び衝撃トルクを緩和する機能)を持たせずともよいため、トルクリミットリングの形状が複雑化することを抑制してその組み付けを容易にでき、製造の容易化を図ることができる。 Further, in the above configuration, the inner cylinder and the outer cylinder are elastically connected by the damper, and the impact torque is reduced by the elastic deformation of the damper. In other words, in order to relieve the impact torque by separately providing a member (damper) for relieving the impact torque, the impact is caused by the elastic piece integrally formed with the torque limit ring (ring part) as in the prior art (see Patent Document 2). Compared to the case of reducing the torque, it is possible to suppress variation in characteristics such as the elastic coefficient of the member for reducing the impact torque. As a result, variation in the magnitude of impact torque that can be relaxed for each product can be reduced, and quality can be stabilized. Furthermore, since it is not necessary to have multiple functions (torque limiter function and impact torque mitigation function) in the torque limit ring as in the past, it is possible to suppress the complicated shape of the torque limit ring and assemble it. It is possible to facilitate the manufacture.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の伝達比可変装置において、前記内筒には延出部が形成され、該延出部は前記内筒から径方向外側に延びて前記外筒と軸方向に対向するものであり、前記規制手段は、前記延出部及び前記外筒のいずれか一方に形成された凹部と、前記延出部及び前記外筒のいずれか他方に形成された凸部とを備え、前記凸部は、前記ダンパが弾性変形していない状態で、該凸部における前記モータ軸の周方向両側に、前記凹部の側面との間に間隔を空けて該凹部内に挿入されるものであり、前記内筒と前記外筒とが互いに相対回転し、前記凸部の側面が前記凹部の側面に係合することにより、前記内筒と前記外筒との相対回転が前記所定角度以下に規制されることを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the transmission ratio variable device according to the first aspect, an extension portion is formed in the inner cylinder, and the extension portion extends radially outward from the inner cylinder to the outer side. It is opposed to the cylinder in the axial direction, and the restricting means is formed in a recess formed in one of the extension part and the outer cylinder and in the other of the extension part and the outer cylinder. And the convex portion is spaced from the side surface of the concave portion on both sides in the circumferential direction of the motor shaft in a state where the damper is not elastically deformed. The inner cylinder and the outer cylinder rotate relative to each other, and the side surface of the convex portion engages with the side surface of the concave portion, so that the inner cylinder and the outer cylinder are relative to each other. The gist is that the rotation is restricted to the predetermined angle or less.
上記構成によれば、凸部が凹部内に挿入されており、凸部の側面が凹部の側面に係合することで、内筒と外筒との相対回転が所定角度以下に規制されるため、例えば延出部からも軸方向における外筒側に延びる凸部を形成し、これら各凸部同士を係合させる場合に比べ、ロックホルダの軸方向長さが増大することを防止できる。 According to the above configuration, the convex portion is inserted into the concave portion, and the side surface of the convex portion is engaged with the side surface of the concave portion, so that the relative rotation between the inner cylinder and the outer cylinder is restricted to a predetermined angle or less. For example, it is possible to prevent an increase in the axial length of the lock holder as compared with a case where a convex portion extending from the extending portion to the outer cylinder side in the axial direction is formed and these convex portions are engaged with each other.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の伝達比可変装置において、前記内筒は、ベースと、環状部材とを備え、前記ベースは、前記延出部及び前記凹部を有し、前記環状部材は、その外周面に前記ダンパが設けられるとともに、前記ベースに対して該ベースと一体回転可能に固定されたことを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the transmission ratio variable device according to the second aspect, the inner cylinder includes a base and an annular member, and the base includes the extending portion and the concave portion. The annular member is provided with the damper on the outer peripheral surface thereof and fixed to the base so as to be rotatable integrally with the base.
衝撃トルクが周方向のいずれの方向に作用した場合においても同衝撃トルクを均等に緩和するためには、ダンパが弾性変形していない状態で、外筒の凸部が凹部におけるモータ軸(ロックホルダ)の周方向中央位置に挿入されるように内筒と外筒とを同ダンパにより連結する必要がある。 In order to alleviate the impact torque evenly when the impact torque is applied in any direction of the circumferential direction, the outer cylindrical convex portion is the motor shaft (lock holder) in the concave portion while the damper is not elastically deformed. It is necessary to connect the inner cylinder and the outer cylinder by the same damper so as to be inserted at the center position in the circumferential direction.
上記構成によれば、ダンパを外筒の内周面及び環状部材の外周面に固定することで外筒と環状部材とが同ダンパにより連結された後に、環状部材をベースに固定することで凸部が凹部内に挿入される。つまり、ダンパを固定する工程とは別の工程で、凸部が凹部におけるモータ軸の周方向中央位置に挿入されるように、内筒と外筒とを連結することができる。そのため、内筒を一部材とし、外筒の凸部を内筒の凹部に挿入させた状態で、ダンパを内筒の外周面及び外筒の内周面に固定する場合に比べ、凸部の凹部内における位置がずれ難く、容易に凸部が凹部におけるモータ軸の周方向中央位置に挿入されるように内筒と外筒とを連結することができる。 According to the above configuration, after the damper is fixed to the inner peripheral surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the annular member, the outer cylinder and the annular member are connected by the damper, and then the annular member is fixed to the base. The part is inserted into the recess. That is, in a step different from the step of fixing the damper, the inner cylinder and the outer cylinder can be connected so that the convex portion is inserted into the central portion in the circumferential direction of the motor shaft in the concave portion. Therefore, compared to the case where the damper is fixed to the outer peripheral surface of the inner cylinder and the inner peripheral surface of the outer cylinder with the inner cylinder as one member and the convex part of the outer cylinder being inserted into the concave part of the inner cylinder, The inner cylinder and the outer cylinder can be connected so that the position in the recess is difficult to shift and the projection is easily inserted into the center of the recess in the circumferential direction of the motor shaft.
請求項4に記載の発明は、請求項2又は3に記載の伝達比可変装置において、前記凸部の側面と前記凹部の側面との間には、弾性部材が介在されたことを要旨とする。
上記構成によれば、凸部の側面と凹部の側面との間には弾性部材が介在されるため、内筒と外筒とが相対回転しても、凸部の側面と凹部の側面とが互いに直接接触して係合しないため、異音が発生することを防止できる。また、凸部と凹部との間で弾性部材が弾性変形することにより、ロック時に発生する衝撃トルクを緩和することができるため、ダンパと併せてより大きなトルクを緩和することができる。
The invention according to claim 4 is the transmission ratio variable device according to
According to the above configuration, since the elastic member is interposed between the side surface of the convex portion and the side surface of the concave portion, even if the inner cylinder and the outer cylinder rotate relative to each other, the side surface of the convex portion and the side surface of the concave portion are Since they are in direct contact with each other and are not engaged, it is possible to prevent abnormal noise from occurring. Further, since the elastic member is elastically deformed between the convex portion and the concave portion, the impact torque generated at the time of locking can be relieved, so that a larger torque can be relieved together with the damper.
本発明によれば、ロック時にモータ軸とロックホルダとが相対回転することを抑制可能であるとともに、品質の安定化及び製造の容易化を図ることが可能な伝達比可変装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a transmission ratio variable device that can suppress relative rotation of the motor shaft and the lock holder at the time of locking, and that can stabilize quality and facilitate manufacture. it can.
以下、本発明を車両用操舵装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図3に示すように、車両用操舵装置1において、ステアリング2が固定されたステアリングシャフト3は、ラックアンドピニオン機構4を介してラック軸5と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト3の回転は、ラックアンドピニオン機構4によりラック軸5の往復直線運動に変換される。具体的には、ステアリングシャフト3は、自在継手7a,7bを介して、コラムシャフト8、インターミディエイトシャフト9、及びピニオンシャフト10を連結してなり、上記ラックアンドピニオン機構4は、そのピニオンシャフト10の一端に形成されたピニオン歯10aとラック軸5側のラック歯5aとを噛合させることにより構成される。そして、このステアリングシャフト3の回転に伴うラック軸5の往復直線運動が、同ラック軸5の両端に連結されたタイロッド11を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪12の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a vehicle steering apparatus will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 3, in the vehicle steering apparatus 1, the steering shaft 3 to which the
また、ラック軸5を収容するラックハウジング13には、モータ14を駆動源としてラック軸5を軸方向移動させることにより操舵系にアシスト力を付与するEPSアクチュエータ15が設けられている。一方、ピニオンシャフト10には、そのパワーアシスト制御に用いる操舵トルクを検出するためのトルクセンサ16、並びにステアリング2と転舵輪12との間の伝達比(ギヤ比)を変更可能とした伝達比可変装置18が設けられている。
The
図1及び図2に示すように、ラックハウジング13の上面には、略円筒状に形成されたピニオンハウジング20が固定されている。ピニオンシャフト10は、このピニオンハウジング20内に挿通されることにより、その一端に形成されたピニオン歯10aがラック軸5のラック歯5aと噛合された状態で回転可能に支持されている。このピニオンハウジング20は、ラックハウジング13の上部に固定されたロアハウジング23と、該ロアハウジング23の上端に連結されたアッパーハウジング24とにより構成されている。そして、ピニオンハウジング20の内部には、上記のトルクセンサ16及び伝達比可変装置18が収容されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
詳述すると、ピニオンシャフト10は、自在継手7bを介してインターミディエイトシャフト9に連結される(図3参照)ことによりステアリング操作に伴う回転が入力される入力軸25と、一端に上記ピニオン歯10aが形成された出力軸26とにより構成されている。そして、伝達比可変装置18は、これら入力軸25及び出力軸26の間に介在された差動機構27と、該差動機構27を駆動するモータ28とを備えている。
More specifically, the
本実施形態では、出力軸26は、ロアハウジング23に設けられた軸受29a,29bに軸支されることにより、その一端がアッパーハウジング24内に突出した状態で回転可能に支持されている。また、伝達比可変装置18の駆動源であるモータ28には、中空状のモータ軸30を有するブラシレスモータが採用されている。このモータ28は、モータハウジング28aを介して、そのステータ31がアッパーハウジング24の内周に固定されることにより、非回転部位である同アッパーハウジング24(ピニオンハウジング20)に対して相対回転不能に設けられている。そして、アッパーハウジング24内に突出された出力軸26の一端は、このモータ軸30内に挿通されることにより、同アッパーハウジング24の上端部24a(図2における上側の端部)近傍まで延設されている。
In the present embodiment, the
一方、入力軸25は、アッパーハウジング24の上端部24aに設けられた軸受33により回転自在に支承されている。そして、差動機構27は、同モータ28の軸方向におけるステアリング側(図2における上側)に並置されている。
On the other hand, the
この差動機構27には、同軸に並置されたステイサーキュラスプライン41及びドライブサーキュラスプライン42と、これら各サーキュラスプライン41,42と部分的に噛み合うように同軸配置された筒状のフレクスプライン43と、モータ駆動によりフレクスプライン43の噛合部を回転させる波動発生器44とからなる波動歯車機構45が用いられている。
This
各サーキュラスプライン41,42には、互いに異なる歯数が設定されており、フレクスプライン43は、略楕円状に撓められた状態で各サーキュラスプライン41,42の内側に配置されている。これにより、フレクスプライン43は、その外歯が該各サーキュラスプライン41,42の内歯とそれぞれ部分的に噛合される。なお、本実施形態では、ステイサーキュラスプライン41の歯数は、フレクスプライン43の歯数と同数に設定されるとともに、ドライブサーキュラスプライン42の歯数は、ステイサーキュラスプライン41(フレクスプライン43)の歯数よりも多く設定されている。
Each
また、波動発生器44は、モータ軸30の一端とスプライン嵌合される楕円状のカム44a、及び当該カム44aに外嵌される薄肉のボール軸受44bを備え、フレクスプライン43の内側に配置されている。このボール軸受44bの内輪はカム44aの外周面に固定され、同じく外輪はボールを介して弾性変形する構成とされている。これにより、モータ28の駆動によりカム44aが回転することによりフレクスプライン43の略楕円形状、即ち両サーキュラスプライン41,42との噛合部は回転する。
The
そして、モータ28側に配置されたステイサーキュラスプライン41には、入力軸25が連結されるとともに、アッパーハウジング24の上端部24a側に配置されたドライブサーキュラスプライン42には、両サーキュラスプライン41,42よりも軸方向における上端部24a側に突出された出力軸26の一端が連結されている。
The
なお、本実施形態では、出力軸26は、同出力軸26の外周に嵌合される筒状部46aと、その外周から径方向外側に延設されてドライブサーキュラスプライン42の内周に嵌合されるフランジ部46bとからなる連結部材46を介してドライブサーキュラスプライン42に連結されている。また、入力軸25の内端には、その内径が各サーキュラスプライン41,42の外径よりも大径に形成された筒状部25aが形成されており、入力軸25は、この筒状部25a内に波動歯車機構45及び連結部材46を収容する態様で、その内周がステイサーキュラスプライン41の外周に圧入嵌合されることにより、同ステイサーキュラスプライン41と連結されている。
In the present embodiment, the
そして、このように入力軸25及び出力軸26、並びにモータ軸30に対してそれぞれ連結された波動歯車機構45をモータ駆動することにより、ステアリング2と転舵輪12との間の伝達比(ギヤ比)を変更することが可能とされている。
Then, the transmission gear ratio (gear ratio) between the
詳しくは、ステアリング操作に伴う入力軸25の回転は、該入力軸25に連結されたステイサーキュラスプライン41からフレクスプライン43を介してドライブサーキュラスプライン42に伝達され、これにより出力軸26へと伝達される。また、波動発生器44がモータ28によって駆動され、フレクスプライン43の楕円形状、即ち両サーキュラスプライン41,42との噛合部が回転することにより、両サーキュラスプライン41,42間の歯数差に基づく回転差が、モータ駆動に基づく回転として上記ステアリング操作に基づく回転に上乗せされて出力軸26へと伝達される。そして、これにより、入力軸25と出力軸26との間の回転伝達比、即ちステアリング2と転舵輪12との間の伝達比(ギヤ比)を変更することが可能となっている。
Specifically, the rotation of the
また、伝達比可変装置18は、モータ28の軸方向における反ステアリング側(図2における下側)に、ピニオンハウジング20とモータ軸30とを相対回転不能にロックするロック装置51を備えている。図4に示すように、ロック装置51は、モータ軸30に一体的に設けられたロックホルダ52と、該ロックホルダ52を拘束可能なロックアーム53と、該ロックアーム53を駆動するソレノイド54とにより構成されている。
Further, the transmission
ロックホルダ52は、略円環状に形成されており、その外周には、厚み方向(軸方向)に延びる複数(本実施形態では4つ)の係合溝56が凹設されている。また、モータ軸30とロックホルダ52との間には、トルクリミットリング57が介在されている。本実施形態のトルクリミットリング57は、長尺状の金属板を略環状に湾曲させることにより形成されており、その環状のリング部からは径方向に突出する複数の突部(図示略)が形成されている。そして、トルクリミットリング57は、その内周面とモータ軸30との摩擦抵抗に基づいてモータ軸30とロックホルダ52との相対回転を規制するとともに、所定値以上のトルク入力がある場合には、同内周面が滑り面となることにより上記相対回転を許容する、即ちトルクリミッタとしての機能を果たす。
The
また、ロックアーム53は、ロックホルダ52の径方向外側に配置された支持軸58に対して、同支持軸58の軸心を中心として回動可能に軸支されている。このロックアーム53の一端には、ロックホルダ52の外周面に向かって突出する係合爪59が設けられている。一方、同ロックアーム53の他端には、ソレノイド54の駆動によりその軸方向に沿って進退するプランジャ61が連結されている。また、この支持軸58及びソレノイド54は、アッパーハウジング24に固定されたモータ28のモータハウジング28a上に固定されている(図2参照)。そして、ロックアーム53は、支持軸58に装着されたコイルバネ62の弾性力によって、その係合爪59側の端部がロックホルダ52側に向かって回動するように付勢されている。
The
従って、通常状態(非ロック状態)において、ロックアーム53は、ソレノイド54への通電によって、コイルバネ62の弾性力に抗してその係合爪59がロックホルダ52の径方向外側に配置されるように駆動されており、モータ軸30はアッパーハウジング24に対して相対回転可能とされている。このように非ロック状態では、モータ軸30が回転可能であるため、上記のようにステアリング操作に基づく入力軸25の回転にモータ駆動に基づく回転が上乗せされて出力軸26に伝達される。
Therefore, in the normal state (non-locked state), the
一方、例えばモータ28の過熱保護のために同モータ28への電力供給が停止される際には、ソレノイド54への通電が停止されることにより、ロックアーム53は、その係合爪59側の端部がロックホルダ52側に向かって回動する。これにより、係合爪59がロックホルダ52側の係合溝56に係合することで、ロックホルダ52をアッパーハウジング24に対して相対回転不能に拘束するロック状態となる。このようにロック状態では、モータ軸30の回転が拘束されるため、モータ28の停止時において、モータ軸30が空転(自由回転)することにより入力軸25と出力軸26との間のトルク伝達が不能になることが防止される。
On the other hand, for example, when the power supply to the
また、図1に示すように、出力軸26は、その一端が波動歯車機構45に連結される第1の軸部材71と、一端にピニオン歯10aが形成された第2の軸部材72とを、トーションバー73を介して連結することにより形成されている。そして、トルクセンサ16は、そのトーションバー73の捻れ角を測定することにより、操舵系に入力される操舵トルクを検出するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
詳述すると、第1の軸部材71には、その第2の軸部材72側(図1における下側)の軸端71aから軸方向に延びる中空部75が形成されており、トーションバー73は、この中空部75内に収容されている。一方、第2の軸部材72にもまた、その第1の軸部材71側(図1における上側)の軸端72aから軸方向に延びる中空部76が形成されており、第1の軸部材71は、その軸端71a近傍が当該中空部76内に遊嵌されている。なお、本実施形態では、これら第1の軸部材71及び第2の軸部材72は、上記軸受29a,29bによってそれぞれ独立に支持されており、これにより互いに相対回転可能に構成されている。そして、トーションバー73は、その一端が中空部75の底部75aに固定されるとともに、その他端は同中空部75から軸方向に突出され第2の軸部材72側の中空部76の底部76aに固定されている。
More specifically, the
また、ロアハウジング23内には、出力軸26と同軸となるように並置された一対のレゾルバ78a,78bが収容されている。具体的には、第1のレゾルバ78aは、第1の軸部材71の外周を包囲する位置に配置されるとともに、第2のレゾルバ78bは、第2の軸部材72の外周を包囲する位置に配置されている。そして、トルクセンサ16は、これら各レゾルバ78a,78bの出力信号により検出される第1の軸部材71及び第2の軸部材72間の回転角差に基づいて、トーションバー73の捻れ角を測定し、これにより操舵トルクを検出する。
In the
(ロックホルダずれ対策)
次に、本実施形態のロック装置51において、ロックホルダ52の係合溝56にロックアーム53の係合爪59が係合する瞬間(ロック時)に、ロックホルダ52に作用するトルク(衝撃トルク)により、モータ軸30とロックホルダ52とが相対回転することを抑制するための構成について説明する。
(Measures against lock holder slippage)
Next, in the
図4及び図5に示すように、ロックホルダ52は、トルクリミットリング57に接触する略円筒状の内筒81と、係合溝56が形成された略円筒状の外筒82と、これら内筒81と外筒82とを互いに弾性的に連結するダンパ83とを備えている。また、ロックホルダ52は、ダンパ83の弾性変形による内筒81と外筒82との相対回転可能な角度が、ダンパ83の弾性限界を超えて該ダンパ83が変形することのない所定角度以下に規制されるように構成されている。
4 and 5, the
詳述すると、内筒81は、略円筒状のベース85と、同ベース85の外周に一体回転可能に圧入固定される円筒状の環状部材86とを備えている。このベース85の円筒部87の軸方向下端(図5における下端)には、径方向外側に延びて外筒82と軸方向に対向する環状の延出部88が形成されるとともに、この延出部88の外周には、その厚み方向(内筒81の軸方向)に延びる複数(本実施形態では4つ)の凹部91が形成されている。また、外筒82には、内筒81の凹部91と対向する位置から軸方向における延出部88側(図5における下側)に延びる複数(本実施形態では4つ)の凸部92が形成されている。なお、本実施形態では、内筒81及び外筒82は金属材料により構成されている。
More specifically, the
そして、図6に示すように、凸部92は、ダンパ83が弾性変形していない状態で、該凸部92におけるモータ軸30(ロックホルダ52)の周方向両側に、凹部91の側面との間に間隔d1,d2を空けて該凹部91内に挿入されている。本実施形態では、各凸部92は、各凹部91におけるロックホルダ52の周方向中央位置に挿入され、間隔d1,d2の大きさが等しくなるように構成されている。
Then, as shown in FIG. 6, the
具体的には、本実施形態のダンパ83は、ゴム系の弾性体からなり、弾性体の加硫処理と同時に接着処理を行う加硫接着により、外筒82の内周面及び環状部材86の外周面に固定されることで、外筒82と環状部材86とを弾性的に連結している。そして、各凸部92が各凹部91におけるロックホルダ52の周方向中央位置に挿入されるように、環状部材86がベース85の円筒部87に外嵌圧入されることで、内筒81と外筒82とがダンパ83により連結されている。
Specifically, the
また、図5及び図6に示すように、凸部92の側面と凹部91の側面との間には、ゴムや樹脂等からなる弾性部材93が介在されている。そして、内筒81と外筒82とが相対回転した場合には、凸部92の側面が凹部91の側面に弾性部材93を介して係合することにより、内筒81と外筒82との相対回転が所定角度以下に規制されるように構成されている。このように、内筒81の凹部91及び外筒82の凸部92が内筒81と外筒82とが所定角度以上相対回転することを規制する規制手段として機能する。なお、上記間隔d1,d2の大きさ及び弾性部材93の厚みは、凸部92の側面が弾性部材93を介して凹部91の側面に係合した場合に、内筒81と外筒82との相対回転可能な角度が所定角度以下となるように設定されている。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, an
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)伝達比可変装置18は、モータ軸30と一体的に設けられるロックホルダ52及び同ロックホルダ52の係合溝56に係合することによりその回転を拘束可能なロックアーム53からなるロック装置51と、摩擦抵抗に基づいてモータ軸30とロックホルダ52との相対回転を規制及び許容するトルクリミットリング57とを備えた。そして、ロックホルダ52は、トルクリミットリング57に接触する内筒81と、係合溝56が形成された外筒82と、これら内筒81と外筒82とを弾性的に連結するダンパ83とを備え、同ロックホルダ52を内筒81と外筒82との相対回転可能な角度が所定角度以下に規制されるように構成した。
As described above, according to the present embodiment, the following operational effects can be achieved.
(1) The transmission
上記構成によれば、ロック時に、係合溝56が形成された外筒82に衝撃トルクが作用しても、ダンパ83が弾性変形することで、トルクリミットリング57に接触した内筒81に伝達される衝撃トルクが緩和されるため、ロックホルダ52(内筒81)とモータ軸30とが相対回転することを抑制できる。また、内筒81と外筒82とが所定角度以上相対回転することが規制されるため、ダンパ83が弾性限界を超えて変形し、破断等することを防止できる。なお、外筒82にトルクが作用しなくなると、ダンパ83は弾性回復して元の形状に戻る。
According to the above configuration, even when an impact torque is applied to the
また、上記構成では、内筒81と外筒82とをダンパ83により弾性的に連結し、ダンパ83が弾性変形することで衝撃トルクを緩和するようにしている。すなわち、衝撃トルクを緩和するための部材(ダンパ83)を別途設けることにより衝撃トルクを緩和するため、従来(特許文献2参照)のようにトルクリミットリング(リング部)に一体形成した弾性片により衝撃トルクを緩和する場合に比べ、衝撃トルクを緩和するための部材の弾性係数等の特性ばらつきを抑制できる。この結果、製品毎に緩和することのできる衝撃トルクの大きさがばらつくことを低減でき、品質の安定化を図ることができる。さらに、従来のようにトルクリミットリング57に複数の機能(トルクリミッタ機能及び衝撃トルクを緩和する機能)を持たせずともよいため、トルクリミットリング57の形状が複雑化することを抑制してその組み付けを容易にでき、製造の容易化を図ることができる。
Further, in the above configuration, the
(2)ベース85の円筒部87の軸方向下端に、径方向外側に延びて外筒82と軸方向に対向する環状の延出部88を形成するとともに、この延出部88の外周に、その厚み方向に延びる複数の凹部91を形成した。また、外筒82における凹部91と対向する位置から、軸方向における延出部88側に延びる凸部92を形成した。そして、凸部92を、ダンパ83が弾性変形していない状態で、該凸部92におけるモータ軸30の周方向両側に、凹部91の側面との間に間隔d1,d2を空けて該凹部91内に挿入した。そして、凸部92の側面が凹部91の側面に係合することにより、内筒81と外筒82との相対回転が所定角度以下に規制されるようにした。上記構成によれば、例えば延出部88からも軸方向における外筒82側に延びる凸部を形成し、これら各凸部同士を係合させて内筒81と外筒82との相対回転を所定角度以下に規制する場合に比べ、ロックホルダ52の軸方向長さが増大することを防止できる。
(2) At the lower end in the axial direction of the
(3)内筒81は、延出部88及び凹部91が形成されたベース85と、ダンパ83が外周面に設けられるとともにベース85に一体回転可能に固定される環状部材86とを備えた。
(3) The
ここで、衝撃トルクが周方向のいずれの方向に作用した場合においても同衝撃トルクを均等に緩和するためには、ダンパ83が弾性変形していない状態で、外筒82の凸部92が凹部91におけるモータ軸30(ロックホルダ52)の周方向中央位置に挿入されるように内筒81と外筒82とを同ダンパ83により連結する必要がある。すなわち、ダンパ83が弾性変形していない状態で、間隔d1,d2が等しくなるように内筒81と外筒82とをダンパ83により連結する必要がある。
Here, in order to alleviate the impact torque evenly when the impact torque is applied in any direction of the circumferential direction, the
この点、上記構成によれば、ダンパ83を外筒82の内周面及び環状部材86の外周面に固定することで外筒82と環状部材86とが同ダンパ83により弾性的に連結された後に、環状部材86をベース85に固定することで凸部92が凹部91内に挿入される。つまり、ダンパ83を加硫接着する工程とは別の工程で、凸部92が凹部91におけるロックホルダ52の周方向中央位置に挿入されるように、内筒81と外筒82とを連結することができる。そのため、内筒81を一部材とし、凸部92を凹部91に挿入させた状態でダンパ83を加硫接着する場合に比べ、凸部92の凹部91内における位置がずれ難く、容易に凸部92が凹部91におけるロックホルダ52の周方向中央位置に挿入された状態で内筒81と外筒82とを連結することができる。
In this regard, according to the above configuration, the
(4)凸部92の側面と凹部91の側面との間に、弾性部材93を介在させたため、内筒81と外筒82とが相対回転しても、凸部92の側面と凹部91の側面とが互いに直接接触して係合しないため、異音が発生することを防止できる。また、凸部92と凹部91との間で弾性部材93が弾性変形することにより、ロック時に作用する衝撃トルクを緩和することができるため、ダンパ83と併せてより大きなトルクを緩和することができる。
(4) Since the
(5)環状部材86は、ベース85の円筒部87に外嵌圧入されることにより同ベース85に固定されるようにしたため、例えば螺子により環状部材86をベース85に固定する場合に比べ、部品点数を削減し、内筒81を容易に製造することができる。
(5) Since the
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、各凸部92を、各凹部91におけるロックホルダ52の周方向中央位置に挿入し、間隔d1,d2の大きさが等しくなるように構成したが、これに限らず、間隔d1,d2の大きさが異なるように構成してもよい。
In addition, the said embodiment can also be implemented in the following aspects which changed this suitably.
In the above-described embodiment, each
・上記実施形態では、環状部材86はベース85の円筒部87に外嵌圧入されることにより同ベース85に固定されるようにしたが、これに限らず、例えば螺子により環状部材86をベース85に固定するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、内筒81を、延出部88及び凹部91が形成されたベース85と、ベース85に固定される環状部材86との二部材により構成したが、これに限らず、ベース85と環状部材86とを一体にした一部材により構成してもよい。つまり、環状部材86を設けず、ベース85の円筒部87の外周面にダンパ83が設けられるようにしてもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、凸部92と凹部91との間に、弾性部材93を介在させたが、弾性部材93を介在させず、内筒81と外筒82とが相対回転したときに、凸部92の側面が凹部91の側面に直接接触するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、内筒81(ベース85)の延出部88に凹部91を形成するとともに、外筒82に凸部92を形成し、凸部92の側面が凹部91の側面に係合することにより、内筒81と外筒82との相対回転が所定角度以下に規制されるようにしたが、これに限らない。例えば、延出部88からも軸方向における外筒82側に延びる凸部を形成し、これら各凸部同士を係合させることで内筒81と外筒82との相対回転を所定角度以下に規制するようにしてもよい。この場合、凸部92及び延出部88に形成された凸部が内筒81と外筒82とが所定角度以上相対回転することを規制する規制手段として機能する。
In the above embodiment, the
また、延出部88に凸部を形成し、外筒82に凹部を形成するようにしてもよい。この場合、延出部88に形成された凸部及び外筒82に形成された凹部が内筒81と外筒82とが所定角度以上相対回転することを規制する規制手段として機能する。
Further, a convex portion may be formed on the extending
・上記実施形態では、内筒81及び外筒82に対して凹部91及び凸部92をそれぞれ複数形成したが、これに限らず、凹部91及び凸部92を1つだけ形成するようにしてもよい。
In the above embodiment, a plurality of the
・上記実施形態では、ダンパ83が加硫接着により外筒82の内周面及び環状部材86の外周面に固定されるようにしたが、これに限らず、その他の方法でダンパ83を外筒82の内周面及び環状部材86の外周面に固定してもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、差動機構27には、同軸に並置された筒状をなす一対のサーキュラスプライン41,42を有する所謂リング型の波動歯車機構45を用いたが、一のサーキュラスプラインと有底筒状に形成されたフレクスプラインとの歯数差に基づく回転差を減速比として取り出す所謂カップ型の波動歯車機構を用いるものに適用してもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態の伝達比可変装置18では、駆動源であるモータ28は、波動歯車機構45とトルクセンサ16との間に配置され、そのモータ軸30には、出力軸26が挿通される構成とした。しかし、これに限らず、モータが波動歯車機構よりもステアリング側に配置され、モータ軸には、入力軸が挿通される構成のものに適用してもよい。また、トルクセンサが上記実施形態の配置とは異なる位置に設けられたものに適用してもよい。
In the transmission
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
(ア)請求項3に記載の伝達比可変装置において、前記ベースは円筒状の筒部を有するものであり、前記環状部材は前記筒部に外嵌圧入されることにより前記ベースに一体回転可能に固定されたことを特徴とする伝達比可変装置。上記構成によれば、例えば螺子により環状部材をベースに一体回転可能に固定する場合に比べ、部品点数を削減し、内筒を容易に製造することができる。
Next, technical ideas that can be grasped from the above-described embodiment and other examples will be described below together with their effects.
(A) In the transmission ratio variable device according to claim 3, the base has a cylindrical tube portion, and the annular member can be integrally rotated with the base by being press-fitted into the tube portion. A transmission ratio variable device characterized in that it is fixed to. According to the said structure, compared with the case where an annular member is fixed to a base so that integral rotation is possible, for example with a screw, a number of parts can be reduced and an inner cylinder can be manufactured easily.
1…車両用操舵装置、18…伝達比可変装置、20…ピニオンハウジング、23…ロアハウジング、24…アッパーハウジング、25…入力軸、26…出力軸、27…差動機構、28…モータ、30…モータ軸、45…波動歯車機構、51…ロック装置、52…ロックホルダ、53…ロックアーム、54…ソレノイド、56…係合溝、57…トルクリミットリング、81…内筒、82…外筒、83…ダンパ、85…ベース、86…環状部材、87…円筒部、88…延出部、91…凹部、92…凸部、93…弾性部材、d1,d2…間隔。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle steering device, 18 ... Transmission ratio variable device, 20 ... Pinion housing, 23 ... Lower housing, 24 ... Upper housing, 25 ... Input shaft, 26 ... Output shaft, 27 ... Differential mechanism, 28 ... Motor, 30 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Motor shaft, 45 ... Wave gear mechanism, 51 ... Locking device, 52 ... Lock holder, 53 ... Lock arm, 54 ... Solenoid, 56 ... Engaging groove, 57 ... Torque limit ring, 81 ... Inner cylinder, 82 ... Outer cylinder , 83 ... damper, 85 ... base, 86 ... annular member, 87 ... cylindrical part, 88 ... extension part, 91 ... concave part, 92 ... convex part, 93 ... elastic member, d1, d2 ... spacing.
Claims (4)
前記ロックホルダは、内筒と、外筒と、弾性体からなるダンパと、規制手段とを備え、
前記内筒の内周面は、前記トルクリミットリングに接触し、
前記外筒は、その外周面に前記係合溝を有し、
前記内筒と前記外筒とは、前記ダンパにより弾性的に連結され、
前記規制手段は、前記ダンパの弾性変形によって前記内筒と前記外筒とが相対回転可能な角度を、前記ダンパの弾性限界を超えて該ダンパが変形することのない所定角度以下に規制することを特徴とする伝達比可変装置。 A differential mechanism that adds rotation based on motor drive to rotation of the input shaft and transmits the rotation to the output shaft; a housing that houses the differential mechanism and the motor and is fixed to a non-rotating portion; and the housing and the motor A lock device that locks the motor shaft so as not to rotate relative to the motor shaft, the lock device being provided integrally with the motor shaft and having a plurality of engagement grooves formed on an outer peripheral surface thereof, and the engagement grooves A lock arm that is capable of restraining the rotation of the lock holder by engaging with the motor shaft, and the relative relationship between the motor shaft and the lock holder is based on frictional resistance between the motor shaft and the lock holder. A transmission ratio variable device in which a torque limit ring that restricts or allows rotation is interposed,
The lock holder includes an inner cylinder, an outer cylinder, a damper made of an elastic body, and a regulating means.
The inner peripheral surface of the inner cylinder is in contact with the torque limit ring,
The outer cylinder has the engagement groove on its outer peripheral surface,
The inner cylinder and the outer cylinder are elastically connected by the damper,
The restricting means restricts an angle at which the inner cylinder and the outer cylinder can rotate relative to each other by elastic deformation of the damper to be equal to or less than a predetermined angle at which the damper does not deform beyond the elastic limit of the damper. A transmission ratio variable device characterized by the above.
前記内筒には延出部が形成され、該延出部は前記内筒から径方向外側に延びて前記外筒と軸方向に対向するものであり、
前記規制手段は、前記延出部及び前記外筒のいずれか一方に形成された凹部と、前記延出部及び前記外筒のいずれか他方に形成された凸部とを備え、
前記凸部は、前記ダンパが弾性変形していない状態で、該凸部における前記モータ軸の周方向両側に、前記凹部の側面との間に間隔を空けて該凹部内に挿入されるものであり、
前記内筒と前記外筒とが互いに相対回転し、前記凸部の側面が前記凹部の側面に係合することにより、前記内筒と前記外筒との相対回転が前記所定角度以下に規制されることを特徴とする伝達比可変装置。 The transmission ratio variable device according to claim 1,
An extension part is formed in the inner cylinder, the extension part extends radially outward from the inner cylinder and faces the outer cylinder in the axial direction.
The restricting means includes a recess formed in one of the extension part and the outer cylinder, and a protrusion formed in the other of the extension part and the outer cylinder,
The convex portion is inserted into the concave portion on both sides in the circumferential direction of the motor shaft in the convex portion with a space between the convex portion and the side surface of the concave portion in a state where the damper is not elastically deformed. Yes,
When the inner cylinder and the outer cylinder rotate relative to each other, and the side surface of the convex portion engages with the side surface of the concave portion, the relative rotation between the inner cylinder and the outer cylinder is restricted to the predetermined angle or less. A variable transmission ratio device.
前記内筒は、ベースと、環状部材とを備え、
前記ベースは、前記延出部及び前記凹部を有し、
前記環状部材は、その外周面に前記ダンパが設けられるとともに、前記ベースに対して該ベースと一体回転可能に固定されたことを特徴とする伝達比可変装置。 The transmission ratio variable device according to claim 2,
The inner cylinder includes a base and an annular member,
The base has the extension and the recess,
The annular member is provided with the damper on an outer peripheral surface thereof, and is fixed to the base so as to be integrally rotatable with the base.
前記凸部の側面と前記凹部の側面との間には、弾性部材が介在されたことを特徴とする伝達比可変装置。 The transmission ratio variable device according to claim 2 or 3,
A transmission ratio variable device, wherein an elastic member is interposed between a side surface of the convex portion and a side surface of the concave portion.
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