JP2014035016A - 伝達比可変装置 - Google Patents

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    • B62D5/008Changing the transfer ratio between the steering wheel and the steering gear by variable supply of energy, e.g. by using a superposition gear

Abstract

【課題】組み付け誤差等に起因して揺動歯車機構に付与される予圧がばらつくことを低減でき、揺動歯車機構の良好な噛み合い状態を維持できる伝達比可変装置を提供する。
【解決手段】第2軸23を、揺動歯車機構25を収容するハウジング21の外部に突出する軸部91、軸部91の矢印a1側に設けられる収容部92、及び収容部92の矢印a1側に設けられる筒状部93から構成し、軸部91に外部と収容部92(ハウジング21)の内部とを連通する連通孔94を形成した。そして、予圧付与機構79は、収容部92に螺着されるとともに連通孔94を介して外部から操作可能な予圧調整プラグ101と、予圧調整プラグ101の位置に応じて圧縮されるウェーブワッシャ104と、予圧調整プラグ101を揺動歯車機構25に押さえ付けるようにして第2軸23の収容部92に螺着される緩み止めナット111とを備えた。
【選択図】図3

Description

本発明は、伝達比可変装置に関する。
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ことにより、入出力軸間の回転伝達比(ステアリングギア比)を変化させる伝達比可変装置がある。例えば特許文献1,2には、入力軸と一体回転する第1歯車と、出力軸と一体回転する第4歯車と、第1歯車に噛み合う第2歯車及び第4歯車に噛み合う第3歯車を有するとともに第1及び第4歯車の軸線に対して傾斜した軸線周りに回転する揺動歯車とを備えた揺動歯車機構を差動機構として採用した伝達比可変装置が開示されている。こうした伝達比可変装置では、バネ等の弾性部材によって揺動歯車機構に軸方向の予圧を付与することで、該揺動歯車機構の噛み合い状態を良好に維持している。
特開2006−82718号公報(図2) 米国特許第7845460号明細書(図6)
ところで、上記従来の各構成では、組み付け誤差等に起因して伝達比可変装置の製造時(初期)における弾性部材の変形量がばらつくことがある。その結果、揺動歯車機構に付与される予圧がばらつき、その良好な噛み合い状態を維持できなくなる虞がある。具体的には、揺動歯車機構に付与される予圧が小さくなりすぎると、例えば大きな荷重が作用した際に第1歯車と第2歯車との間、又は第3歯車と第4歯車との間の噛み合いが外れる所謂ラチェッティングが発生する虞がある。一方、予圧が大きくなりすぎると、例えば各歯車間での噛み合い摩擦が増大して揺動歯車機構の円滑な作動が妨げられる虞がある。
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、組み付け誤差等に起因して揺動歯車機構に付与される予圧がばらつくことを低減でき、揺動歯車機構の良好な噛み合い状態を維持できる伝達比可変装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、差動機構を用いて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において、前記差動機構として、前記入力軸と一体回転する第1歯車と、前記出力軸と一体回転する第4歯車と、前記第1歯車に噛み合う第2歯車及び前記第4歯車に噛み合う第3歯車を有するとともに前記第1及び第4歯車の軸線に対して傾斜した軸線周りに回転する揺動歯車と、を備えた揺動歯車機構を採用したものであって、前記入力軸及び前記出力軸のいずれか一方は、前記揺動歯車機構を収容するハウジングの外部に突出する軸部を有するとともに、前記軸部には、外部と前記ハウジングの内部とを連通する連通孔が形成され、前記いずれか一方に螺着されるとともに前記連通孔を介して外部から操作可能な予圧調整プラグを有し、該予圧調整プラグの位置に応じた軸方向の予圧を前記揺動歯車機構に付与する予圧付与手段を備えたことを要旨とする。
上記構成によれば、伝達比可変装置を組み立てた後に、軸部に形成された連通孔を介して外部から予圧調整プラグを操作する(回転させる)ことにより、該予圧調整プラグの位置を変更して揺動歯車機構に付与する予圧を調整できる。これにより、各部材の組み付け誤差等が存在しても、揺動歯車機構に付与する予圧の大きさがばらつくことを低減できる。
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、前記予圧付与手段は、前記予圧調整プラグと前記揺動歯車機構との間に配置され、弾性変形することにより前記揺動歯車機構に軸方向の予圧を付与する弾性部材を備えたことを要旨とする。
上記構成によれば、弾性部材の弾性力によって揺動歯車機構に予圧を付与するため、予圧調整プラグによって直接予圧を付与する場合に比べ、予圧調整プラグの位置を変化させたときに生じる予圧の変化が小さくなる。これにより、要求される予圧調整プラグの位置精度を緩和でき、予圧の調整作業が容易になる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の伝達比可変装置において、前記予圧調整プラグが緩むことを規制可能な緩み止め手段を備えたことを要旨とする。
予圧調整プラグは入力軸及び出力軸のいずれか一方に螺着されるものであるが、上記構成では緩み止め手段によって予圧調整プラグが緩むことが規制されるため、使用中の振動等によって予圧調整プラグが緩むことがなく、調整した予圧を維持でき、揺動歯車機構の良好な噛み合い状態を維持できる。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の伝達比可変装置において、前記予圧調整プラグには、前記連通孔内に挿入される突出部が形成され、前記緩み止め手段は、前記軸部を縮径させるようにかしめたかしめ部を備えたことを要旨とする。
上記構成によれば、部品を別途追加することなく、簡易な構成で予圧調整プラグが緩むことを規制できる。
請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の伝達比可変装置において、前記緩み止め手段は、前記予圧調整プラグを前記揺動歯車機構側に押さえ付けるようにして前記いずれか一方に螺着される緩み止めナットを備えたことを要旨とする。
上記構成によれば、緩み止めナットを緩めることで、予圧調整プラグの位置を繰り返し変更して予圧を調整できる。
請求項6に記載の発明は、請求項3に記載の伝達比可変装置において、前記予圧調整プラグには、圧入孔が形成され、前記緩み止め手段は、前記圧入孔に圧入されることにより前記予圧調整プラグを拡径させるように変形させる圧入部材を備えたことを要旨とする。
上記構成によれば、予圧調整プラグを変形させ、該予圧調整プラグと入力軸及び出力軸のいずれ一方との間の微小な隙間を詰めることによって、該予圧調整プラグが緩むことを規制できる。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の伝達比可変装置において、前記予圧調整プラグには、機械的強度を低下させた低強度部が設けられたことを要旨とする。
上記構成によれば、容易に予圧調整プラグを変形させることができる。
請求項8に記載の発明は、請求項6又は7に記載の伝達比可変装置において、前記緩み止め手段は、前記いずれか一方と前記予圧調整プラグとの螺着部分に介在され、前記予圧調整プラグよりも機械的強度の低い軟質部材を備えたことを要旨とする。
上記構成によれば、軟質部材によって予圧調整プラグと入力軸及び出力軸のいずれ一方との間の微小な隙間がしっかりと埋められるため、より確実に予圧調整プラグが緩むことを規制できる。
請求項9に記載の発明は、請求項3に記載の伝達比可変装置において、前記緩み止め手段は、凹凸係合により前記いずれか一方に対する相対回転が規制されるとともに、前記予圧調整プラグに接触する摩擦プレートを備えたことを要旨とする。
上記構成によれば、予圧調整プラグと摩擦プレートとの間に作用する摩擦力によって該予圧調整プラグが緩むことを規制できる。
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の伝達比可変装置において、前記予圧調整プラグと前記摩擦プレートとの各接触面の少なくとも一方には、該接触面の摩擦係数を高める高μ加工が施されたことを要旨とする。
上記構成によれば、予圧調整プラグと摩擦プレートとの間に作用する摩擦力が増大するため、より確実に予圧調整プラグが緩むことを規制できる。
本発明によれば、組み付け誤差等に起因して揺動歯車機構に付与される予圧がばらつくことを低減でき、揺動歯車機構の良好な噛み合い状態を維持できる伝達比可変装置を提供できる。
伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置の概略構成図。 第1実施形態の伝達比可変装置の断面図。 第1実施形態の伝達比可変装置の拡大断面図。 第1実施形態のロック機構の断面図(図2のA−A断面図)。 第1実施形態の伝達比可変装置を出力軸側から見た側面図。 第2実施形態の伝達比可変装置の拡大断面図。 第2実施形態の伝達比可変装置における予圧調整プラグ近傍の断面図(図6のB−B断面図)。 第3実施形態の伝達比可変装置の拡大断面図。 第3実施形態の伝達比可変装置における摩擦プレート近傍の拡大断面図(図8のC−C断面図)。 第4実施形態の伝達比可変装置の拡大断面図。 別例の伝達比可変装置における摩擦プレート近傍の拡大断面図。
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した第1実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、車両用操舵装置1において、ステアリングホイール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と連結されている。これにより、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。なお、ステアリングシャフト3は、コラム軸8、中間軸9、及びピニオン軸10を連結してなる。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、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、すなわち車両の進行方向が変更される。なお、本実施形態の車両用操舵装置1は、モータ13の回転をボール螺子機構14によってラック軸5の往復動に変換して伝達することにより、このモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する所謂ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置として構成されている。
車両用操舵装置1には、ステアリングホイール2の舵角(操舵角)に対する転舵輪12の舵角(タイヤ角)の比率、すなわち伝達比(ステアリングギヤ比)を可変させる伝達比可変装置15がコラム軸8の途中に設けられている。図2に示すように、伝達比可変装置15は、自動車の車体(図示略)に固定される略円筒状のハウジング21と、ステアリング操作に伴う回転が入力される入力軸としての第1軸22と、中間軸9(図1参照)に連結される出力軸としての第2軸23とを備えている。これら第1軸22及び第2軸23は、ハウジング21に対して回転可能に支持されており、上記コラム軸8を構成している。つまり、ハウジング21は、第1軸22の回転によって回転しない非回転部材となっている。また、伝達比可変装置15は、ハウジング21内に収容されるモータ24及び差動機構としての揺動歯車機構25を備えている。そして、伝達比可変装置15は、揺動歯車機構25を用いて第1軸22の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして第2軸23に伝達するようになっている。さらに、伝達比可変装置15は、必要に応じてモータ24の回転をロック(拘束)して伝達比を機械的に固定可能なロック機構26を備えている。
詳述すると、ハウジング21は、モータ24及び揺動歯車機構25が収容される円筒状のハウジング本体31と、ハウジング本体31の軸方向一端側(図2における右側:矢印a1側)を覆う円環状のアッパカバー32と、ハウジング本体31の軸方向他端側(図2における左側:矢印a2側)を覆う円環状のロアカバー33とを備えている。ハウジング本体31には、その略中央に径方向内側に延出された円環状の隔壁部34が形成されており、隔壁部34の矢印a1側がモータ24の収容されるモータ室35とされ、隔壁部34の矢印a2側が揺動歯車機構25の収容されるギア室36とされている。また、ハウジング21は、アッパカバー32の矢印a1側に固定される有底円筒状のロックケース37を備えている。ロックケース37内には、ロック機構26が収容されている。そして、第1軸22はロックケース37の底部に設けられたボール軸受38により回転可能に支持されるとともに、第2軸23はロアカバー33に設けられたボール軸受39により回転可能に支持されている、なお、第1軸22と第2軸23とは、互いに同軸上に配置されている。
モータ24は、モータ室35内に固定されるステータ41と、ステータ41の内側に回転可能に設けられるロータ42とを備えたブラシレスモータとして構成されている。詳しくは、ステータ41は、円環状に形成されたステータコア43、及びステータコア43のティース43aに巻装されたコイル44を有している。一方、ロータ42は、モータ軸45の外周に固定される円環状のロータコア46、及びロータコア46の外周に固定される永久磁石47を有している。モータ軸45は、中空状に形成されており、モータ軸45の内部には第1軸22が同軸上に嵌挿されている。また、モータ軸45の軸方向長さは、モータ室35の軸方向長さよりも長く設定されており、その矢印a1側の軸端部はロックケース37内に配置されるとともに、その矢印a2側の軸端部は、ギア室36内に配置されている。そして、モータ軸45は、アッパカバー32に設けられたボール軸受48、及び隔壁部34に設けられたボール軸受49により回転可能に支持されている。なお、アッパカバー32の中央には、モータ室35側に凹んだ収容凹部51が形成されており、収容凹部51内には、ロータ42の回転角を検出する回転角センサ52(例えば、レゾルバ等)が収容されている。
図2及び図3に示すように、モータ軸45の矢印a2側の軸端部には、傾斜軸53が一体回転可能に連結されている。傾斜軸53には、モータ軸45の軸心L1(第1軸22及び第2軸23の軸心)に対して傾斜した軸心L2を有する傾斜支持部55が設けられている。傾斜支持部55の外周面は、軸心L1に対して傾斜した円筒状とされている。なお、傾斜軸53と第1軸22との間には、軸受として機能するラジアルニードル56が介在されている。
揺動歯車機構25は、第1軸22と一体回転可能に連結された第1歯車61と、第2軸23と一体回転可能に連結された第4歯車62と、第1歯車61と第4歯車62との間に配置されるとともに傾斜軸53を介してモータ軸45に連結された揺動歯車63とを備えている。
詳しくは、第1歯車61は、円板状に形成されており、第1歯車61の外周縁には、矢印a1側に突出する複数の第1歯64が周方向に並んで設けられている。なお、本実施形態では、各第1歯64は、第1歯車61に対して放射状に配置されるとともにその軸線周りに回転可能に配置された円柱状のコロにより構成されている。また、第1歯車61には、その中央に軸方向に貫通した貫通孔65が形成されている。そして、第1歯車61は、貫通孔65に第1軸22の軸端部が圧入されることにより、第1軸22と同軸上で一体回転可能に連結されている。つまり、第1歯車61の軸心は、モータ軸45の軸心L1と一致している。
第4歯車62は、円環状に形成されており、第4歯車62には、矢印a2側に突出する複数の第4歯66が周方向に並んで設けられている。なお、本実施形態では、各第4歯66は、第1歯64と同様に、第4歯車62に対して放射状に配置されるとともにその軸線周りに回転可能に配置された円柱状のコロにより構成されている。また、第4歯車62は、円筒状に形成された連結筒67の内周に固定されており、この連結筒67を介して第2軸23に連結されている。そして、連結筒67は、隔壁部34の矢印a2側に隣接して設けられたボール軸受68により回転可能に支持されるとともに、第2軸23と同軸上で一体回転可能に連結されている。つまり、第4歯車62は、連結筒67を介して第2軸23と同軸上で一体回転可能に連結されており、第4歯車62の軸心は、モータ軸45の軸心L1と一致している。なお、連結筒67と第1歯車61との間、及び傾斜軸53と第4歯車62との間には、ボール軸受69,70がそれぞれ介在されている。
揺動歯車63は、円筒状の内輪71と、円筒状の外輪歯車72と、内輪71と外輪歯車72との間に介在される転動体(ボール)73とを備えている。外輪歯車72における矢印a2側(第1歯車61側)の端面には、第1歯64と噛合可能な複数の第2歯74が周方向に並んで設けられている。一方、外輪歯車72における矢印a1側(第4歯車62側)の端面には、第4歯66と噛合可能な複数の第3歯75が周方向に並んで設けられている。つまり、外輪歯車72によって第2及び第3歯車76,77が構成されている。なお、本実施形態では、第2歯74の歯数は第1歯64の歯数よりも1つ少なく設定されるとともに、第3歯75の歯数は第4歯66の歯数と同数に設定されている。そして、内輪71は、傾斜軸53の矢印a2側の端部に固定される固定部材78によって、傾斜支持部55の外周に傾斜軸53(モータ軸45)と一体回転可能に連結されている。つまり、揺動歯車63の軸心は、傾斜支持部55の軸心L2と一致しており、揺動歯車63は、第1及び第4歯車61,62の軸線に対して傾斜した軸線周りに回転する。そして、外輪歯車72は、第2歯車76の一部のみが第1歯車61に噛合するとともに、第3歯車77の一部のみが第4歯車62に噛合している。なお、第1歯車61と第2歯車76との噛合部と、第4歯車62と第3歯車77との噛合部とは、第1及び第4歯車61,62の軸心を中心として略180°離れている。また、揺動歯車機構25には、予圧付与機構79によって第1歯車61と第4歯車62とが互いに近接するように軸方向の予圧が付与されている。
このように第1軸22、第2軸23及びモータ軸45がそれぞれ連結された揺動歯車機構25では、第1軸22の回転は第1歯車61から揺動歯車63を介して第4歯車62に伝達され、連結筒67及び第2軸23へと伝達される。また、モータ24が駆動され、モータ軸45に連結された傾斜軸53が回転すると、その傾斜支持部55が歳差運動(首振り運動)する。これにより、傾斜支持部55に固定された内輪71とともに外輪歯車72が歳差運動し、第1歯車61と第2歯車76と噛合部、及び第4歯車62と第3歯車77との噛合部が同一方向に回転する。その結果、第1歯車61と第2歯車76、及び第4歯車62と第3歯車77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第1軸22に上乗せされて第2軸23へと伝達される。つまり、モータ駆動に基づく回転に応じて第1軸22と第2軸23との間の回転伝達比、すなわちステアリングホイール2と転舵輪12との間の伝達比が変更されるようになっている。
図4に示すように、ロック機構26は、モータ軸45にトレランスリング81を介して一体回転可能に設けられたロックホルダ82と、ロックホルダ82(の回転)を拘束可能なロックアーム83と、ロックアーム83を駆動するソレノイド84とを備えている。なお、図4では、説明の便宜上、トレランスリング81の大きさを誇張して示している。
詳述すると、ロックホルダ82は、略円環状に形成されるとともに、モータ軸45の軸端部に固定されている。ロックホルダ82の外周面には、その厚み方向(軸方向)両側に開口し、周方向に延びる複数(本実施形態では4つ)の係合溝85が形成されている。これら係合溝85は、ロックホルダ82の外周面おいて、等角度間隔(90°間隔)で4箇所に形成されている。
ロックアーム83は、ロックホルダ82の径方向外側に配置された支持軸86に対して、支持軸86の軸心を中心として回動可能に支持されている。ロックアーム83の一端には、ロックホルダ82の外周面に向かって突出する係合爪87が設けられている。一方、ロックアーム83の他端には、軸状のプランジャ88が連結されており、プランジャ88は、ソレノイド84の駆動によりその軸方向に沿って進退可能に構成されている。なお、支持軸86及びソレノイド84は、ハウジング21(図2参照)に固定されている。そして、ロックアーム83は、支持軸86の周囲に装着された捩りコイルバネ89の弾性力によって、その係合爪87側の端部がロックホルダ82側に向かって回動するように付勢されており、係合爪87が係合溝85に挿入されて周方向に係合することによりモータ軸45の回転を拘束(ロック)するようになっている。
トレランスリング81は、帯状の金属板を略C字状に湾曲させることにより形成されており、径方向外側に突出する複数のバネ部81aを有している。そして、トレランスリング81は、その外周面(バネ部81a)とロックホルダ82との摩擦抵抗に基づいてモータ軸45とロックホルダ82との相対回転を規制する。一方、トレランスリング81は、所定値以上のトルク入力がある場合には、その外周面が滑り面となることにより、ロックホルダ82に対して相対回転することで上記モータ軸45とロックホルダ82との相対回転を許容する、すなわちトルクリミッタとしての機能を果たすようになっている。
このように構成されたロック機構26では、ソレノイド84への通電により、ロックアーム83は、捩りコイルバネ89の弾性力に抗してその係合爪87がロックホルダ82の径方向外側に配置されるように駆動される。これにより、モータ軸45がハウジング21に対して回転可能な非ロック状態となる。そして、非ロック状態では、上記のようにステアリング操作に基づく第1軸22の回転にモータ駆動に基づく回転が上乗せされて第2軸23に伝達される。
一方、ソレノイド84への通電が停止されることにより、ロックアーム83は、その係合爪87側の端部がロックホルダ82側に向かって回動する。これにより、ロックアーム83の係合爪87が係合溝85内に挿入されることにより、ロックホルダ82を車体に固定されたハウジング21に対して回転不能に拘束するロック状態となる。そして、ロック状態では、モータ24への電力供給の停止された状態においても、モータ軸45がハウジング21に対して空転することを防止して第1軸22と第2軸23との間のトルク伝達が可能となる。また、ロック状態において、揺動歯車機構25に異物の噛み込み等の異常が発生して第1軸22及び第2軸23がモータ軸45に対して相対回転不能となった場合でも、所定値以上のトルクが入力されることにより第1軸22及び第2軸23がモータ軸45と一体でハウジング21に対して相対回転する。これにより、異常時においても継続してステアリング操作を行うことが可能となっている。
(予圧付与構造)
ここで、上記揺動歯車機構25の円滑な作動のためには、当該揺動歯車機構25に所定の予圧を付与して、第1歯車61と第2歯車76との間、及び第4歯車62と第3歯車77との間の良好な噛み合い状態を維持することが重要になる。そこで、本実施形態の予圧付与機構79は、伝達比可変装置15が組み立てられた状態で、外部から揺動歯車機構25に付与する軸方向の予圧を調整可能かつ維持可能に構成されている。
詳述すると、図2及び図3に示すように、第2軸23は、ハウジング21の外部に突出する軸状の軸部91、軸部91の矢印a1側に設けられる有底円筒状の収容部92、及び収容部92の矢印a1側に設けられるとともに収容部92よりも外径の大きな円筒状の筒状部93を有している。軸部91には、軸方向に貫通する連通孔94が形成されており、この連通孔94を介して外部と収容部92(ハウジング21)の内部とが連通されている。また、図3に示すように、収容部92の内周には、雌ネジ部95が形成されている。なお、本実施形態の雌ネジ部95は、軸部91側に設けられた小径雌ネジ部95a、及び軸部91の矢印a1側に設けられるとともに小径雌ネジ部95aよりもネジ山の内径が大きく設定された大径雌ネジ部95bを有している。また、筒状部93の矢印a1側の端部には、上記連結筒67が一体回転可能に連結されている。
予圧付与機構79は、大径雌ネジ部95bに螺着されて収容部92内に配置される予圧調整プラグ101と、第1歯車61との間で軸受として機能するスラストニードル102を転動可能に保持する円環状の軌道カラー103と、予圧調整プラグ101と軌道カラー103との間に配置される弾性部材としてのウェーブワッシャ104とを備えている。そして、ウェーブワッシャ104は、予圧調整プラグ101と軌道カラー103との間で所定量だけ圧縮されており、その弾性力によって第1歯車61を第4歯車62側に押圧することで、揺動歯車機構25に所定の予圧を付与している。つまり、本実施形態では、予圧調整プラグ101及びウェーブワッシャ104により予圧付与手段が構成されている。なお、軌道カラー103及びスラストニードル102は筒状部93内に配置されており、軌道カラー103と筒状部93との間には滑り軸受105が介在されている。
予圧調整プラグ101は、円板状に形成されており、予圧調整プラグ101の外周には、大径雌ネジ部95bに螺合する雄ネジ部106が形成されている。また、予圧調整プラグ101には、矢印a2側に突出する突起部107が連通孔94と対向する位置に形成されている。そして、予圧調整プラグ101には、連通孔94と対向する位置に軸方向に貫通した操作孔108が形成されている。なお、操作孔108は、図示しない工具が周方向に係合することにより、予圧調整プラグ101を回転可能な形状(例えば、六角形状等)とされている。これにより、予圧調整プラグ101は連通孔94を介して外部から操作(螺進退)可能となっており、予圧調整プラグ101の位置を変更してウェーブワッシャ104の圧縮量を調整することが可能となっている。すなわち、予圧調整プラグ101の収容部92内での位置に応じて、揺動歯車機構25に付与する軸方向の予圧を調整することが可能となっている。
また、予圧付与機構79は、小径雌ネジ部95aに螺着される緩み止め手段としての緩み止めナット111を備えている。緩み止めナット111は、円環状に形成されており、突起部107の外周に配置されている。また、緩み止めナット111の外周には、小径雌ネジ部95aに螺合する雄ネジ部112が形成されている。そして、緩み止めナット111は、予圧調整プラグ101を矢印a1側(揺動歯車機構25側)に押さえ付けるようにして小径雌ネジ部95aに螺着されている。これにより、予圧調整プラグ101の雄ネジ部106と大径雌ネジ部95bとが互いに密着し、予圧調整プラグ101が緩むこと(予圧調整プラグ101が矢印a2側に移動するように回転すること)が規制されている。
図3及び図5に示すように、緩み止めナット111には、軸方向に貫通した複数の操作孔113が周方向に等角度間隔で形成されている。一方、収容部92の底部92aには、軸方向に貫通した複数の挿通孔114が操作孔113と対向する位置に形成されている。そして、各挿通孔114は、周方向の所定範囲に亘って延びる円弧状に形成されている。これにより、図示しない工具を挿通孔114を介して緩み止めナット111の操作孔108に挿入するとともに、所定範囲内で緩み止めナット111を回転させることが可能になっている。
次に、本実施形態の予圧付与機構の予圧調整作業(作用)について説明する。
作業者は、伝達比可変装置15を組み立てた後に、軸部91の連通孔94を介して外部から工具を予圧調整プラグ101の操作孔108内に挿入し、予め実験等により決められた所定の締め付けトルクで予圧調整プラグ101を回転させる(操作する)。これにより、予圧調整プラグ101は、組み付け誤差等によらず、軌道カラー103との間でウェーブワッシャ104を所定量だけ圧縮するような位置に移動し、揺動歯車機構25に所定の予圧が付与される。続いて作業者は、挿通孔114を介して緩み止めナット111の操作孔108に工具を挿入し、緩み止めナット111が予圧調整プラグ101を揺動歯車機構25側に押さえ付けるように該緩み止めナット111を回転させる。これにより、雄ネジ部106と大径雌ネジ部95b(雌ネジ部95)とが互いに密着して予圧調整プラグ101の緩みが規制される。
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)外部から予圧調整プラグ101を操作可能とすることにより、伝達比可変装置15が組み立てられた状態で揺動歯車機構25に付与する軸方向の予圧を調整できるようにしたため、組み付け誤差等が存在しても、揺動歯車機構25に付与される予圧がばらつくことを低減できる。
(2)ウェーブワッシャ104の弾性力によって揺動歯車機構25に軸方向の予圧を付与するようにしたため、予圧調整プラグ101によって直接予圧を付与する場合に比べ、予圧調整プラグ101の位置を変化させたときに生じる予圧の変化が小さくなる。これにより、要求される予圧調整プラグ101の位置精度を緩和でき、揺動歯車機構25に付与する予圧の調整作業が容易になる。また、ウェーブワッシャ104によって、揺動歯車機構25で発生する振動を吸収でき、異音の発生を抑制できる。
(3)予圧調整プラグ101は第2軸23に螺着されるものであるが、予圧付与機構79を予圧調整プラグ101が緩むことを規制するように構成したため、使用中の振動等によって予圧調整プラグ101が緩むことがなく、調整した予圧を維持でき、揺動歯車機構25の良好な噛み合い状態を維持できる。
(4)予圧調整プラグ101を揺動歯車機構25に押さえ付けるようにして第2軸23の収容部92に螺着される緩み止めナット111によって、予圧調整プラグ101が緩むことを規制したため、緩み止めナット111を緩めることで、予圧調整プラグ101の位置を繰り返し変更して予圧を調整できる。
(第2実施形態)
次に、本発明を具体化した第2実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
図6に示すように、収容部92の矢印a1側の端部には、径方向外側に延出される円環状のフランジ部121が形成されており、このフランジ部121に連結筒67が連結されている。また、本実施形態の雌ネジ部95の内径は、軸方向の全体に亘って略一定となるように形成されている。
予圧調整プラグ101の中央には、矢印a2側に開口するとともに内周に雌スプライン122が形成された係合穴123が形成されている。また、予圧調整プラグ101には、軸方向に貫通して係合穴123の底面に開口した圧入孔124が形成されている。圧入孔124は、矢印a2側から矢印a1側に向かうにつれてその内径が徐々に小さくなるテーパ状に形成されている。なお、ウェーブワッシャ104は、上記第1実施形態と同様に予圧調整プラグ101と軌道カラー103との間で所定量だけ圧縮されており、その弾性力によって揺動歯車機構25に所定の予圧を付与している。
予圧付与機構79は、圧入孔124に圧入されることにより予圧調整プラグ101を拡径させるように変形させる圧入部材125を備えている。詳しくは、圧入部材125は、雌スプライン122に対応した雄スプライン126が形成された嵌合部127、及び嵌合部127から矢印a1側に突出して圧入孔124内に挿入される圧入部128を有している。そして、圧入部材125は、嵌合部127が係合穴123の内周にスプライン嵌合することにより、予圧調整プラグ101と一体回転可能かつ予圧調整プラグ101に対して軸方向移動可能に設けられている。圧入部128は、矢印a2側から矢印a1側に向かうにつれてその外径が徐々に小さくなるテーパ状に形成されている。また、圧入部128の最大の外径(圧入部128の矢印a2側端部での外径)は、圧入孔124の最大の内径(圧入孔124の矢印a2側端部での内径)よりも大きく設定されている。そして、圧入部材125には、連通孔94と対向する位置に矢印a2側に開口した操作穴129が形成されている。なお、操作穴129は、図示しない工具が周方向に係合することにより予圧調整プラグ101を回転可能な形状とされるとともに、圧入部材125を矢印a1側に押圧可能な形状とされている。
図6及び図7に示すように、予圧調整プラグ101の矢印a1側の端面には、径方向に略沿って延びるとともに互いに平行に配置された複数対の長穴131a,131bが周方向に等角度間隔で形成されている。これにより、予圧調整プラグ101における長穴131a,131bの長手方向両側のブリッジ部132a,132bは、他の部位よりも径方向に変形し易くなるようにその機械的強度が低くされている。そして、予圧調整プラグ101は、主にその長穴131a,131b及びブリッジ部132a,132bに挟まれた部分が圧入部材125の圧入により径方向外側に変位することで、拡径するようになっている。つまり、本実施形態では、ブリッジ部132a,132bが低強度部に相当する。また、予圧調整プラグ101の雄ネジ部106の外周には、予圧調整プラグ101よりも機械的強度の低い軟質部材133が設けられている。つまり、第2軸23の収容部92と予圧調整プラグ101との螺着部分には、軟質部材133が介在されている。なお、本実施形態では、予圧調整プラグ101は、鉄等の金属材料からなり、軟質部材133は、銅等の金属材料からなる。
そして、予圧調整プラグ101は、圧入孔124に圧入部材125が圧入されることで拡径するように変形している。これにより、雄ネジ部106と雌ネジ部95との間の微小な隙間(ガタ)が詰められ、予圧調整プラグ101が緩むことが規制されている。つまり、本実施形態では、圧入部材125及び軟質部材133により緩み止め手段が構成されている。
次に、本実施形態の予圧付与機構の予圧調整作業(作用)について説明する。
作業者は、伝達比可変装置15を組み立てた後に、軸部91の連通孔94を介して外部から工具を圧入部材125の操作穴129内に挿入し、予め実験等により決められた所定の締め付けトルクで圧入部材125とともに予圧調整プラグ101を回転させる。これにより、上記第1実施形態と同様に、ウェーブワッシャ104で所定の弾性力が発生し、揺動歯車機構25に所定の予圧が付与される。続いて作業者は、図示しない工具を用いて圧入部材125を押し込む。これにより、予圧調整プラグ101が拡径するように変形し、雄ネジ部106と雌ネジ部95との間の微小な隙間が詰められて予圧調整プラグ101の緩みが規制される。
以上記述したように、本実施形態によれば、上記第1実施形態の(1)〜(3)の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
(5)予圧調整プラグ101に長穴131a,131bを形成し、これらの長手方向両側に機械的強度の低いブリッジ部132a,132bを設けたため、容易に予圧調整プラグ101を変形させることができる。
(6)収容部92と予圧調整プラグ101との螺着部分に軟質部材133を介在させたため、この軟質部材133によって雄ネジ部106と雌ネジ部95との間の微小な隙間がしっかりと埋められる。これにより、より確実に予圧調整プラグ101が緩むことを規制できる。
(第3実施形態)
次に、本発明を具体化した第3実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
図8に示すように、収容部92の矢印a1側の端部には、径方向外側に延出される円環状のフランジ部141が形成されており、このフランジ部141に連結筒67が連結されている。また、本実施形態の雌ネジ部95の内径は、軸方向の全体に亘って略一定となるように形成されている。図8及び図9に示すように、収容部92には、軸方向に延びるとともに矢印a1側に開口する溝状の係合凹部142が形成されている。
予圧付与機構79は、予圧調整プラグ101とウェーブワッシャ104との間に配置される摩擦プレート143を備えている。なお、ウェーブワッシャ104は、摩擦プレート143と軌道カラー103との間で所定量だけ圧縮されており、その弾性力によって揺動歯車機構25に所定の予圧を付与している。摩擦プレート143は、円板状に形成されており、その外周面には、径方向外側に突出して係合凹部142内に挿入される係合凸部144が形成されている。そして、摩擦プレート143は、係合凸部144が係合凹部142に凹凸係合することにより、第2軸23に対して回転することが規制されている。また、摩擦プレート143の予圧調整プラグ101との接触面143aには、その摩擦係数を高める高μ加工が施されている。なお、本実施形態では、ローレット加工を施して接触面143aに微小な凹凸を形成することで、その摩擦係数が高められている。そして、予圧調整プラグ101は、第2軸23に対して回転が規制された摩擦プレート143に摩擦係合することにより、緩むことが規制されている。つまり、本実施形態では、摩擦プレート143により緩み止め手段が構成されている。
次に、本実施形態の予圧付与機構の予圧調整作業(作用)について説明する。
作業者は、上記第1実施形態と同様に、伝達比可変装置15を組み立てた後に、軸部91の連通孔94を介して外部から工具を予圧調整プラグ101の操作孔108内に挿入し、所定の締め付けトルクで予圧調整プラグ101を回転させる。これにより、ウェーブワッシャ104が所定量だけ圧縮されて揺動歯車機構25に所定の予圧が付与されるとともに、予圧調整プラグ101と摩擦プレート143とが摩擦係合して予圧調整プラグ101の緩みが規制される。なお、所定の締め付けトルクは、上記第1実施形態に比べて大きく設定されている。
以上記述したように、本実施形態によれば、上記第1実施形態の(1)〜(3)の効果に加え、以下の作用効果を奏することができる。
(7)摩擦プレート143の接触面143aに、その摩擦係数を高める高μ加工を施すことで、予圧調整プラグ101と摩擦プレート143との間に作用する摩擦力を増大させたため、より確実に予圧調整プラグ101が緩むことを規制できる。
(第4実施形態)
次に、本発明を具体化した第4実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
図10に示すように、収容部92の矢印a1側の端部には、径方向外側に延出される円環状のフランジ部151が形成されており、このフランジ部151に連結筒67が連結されている。また、軸部91の内周には雌ネジ部152が形成されている。なお、本実施形態の収容部92の内周には、雌ネジ部が形成されていない。
予圧付与機構79は、ウェーブワッシャ等の弾性部材を備えておらず、予圧調整プラグ101がスラストニードル102を介して第1歯車61を直接押圧することで揺動歯車機構25に予圧を付与している。詳しくは、予圧調整プラグ101には、矢印a1側の端部から径方向外側に延出されてスラストニードル102を転動可能に保持する軌道部153が形成されている。また、予圧調整プラグ101には、その中央から矢印a2側に突出して軸部91の連通孔94内に挿入される突出部154が形成されている。突出部154は、軸状に形成されており、突出部154の外周には、雌ネジ部152に螺合する雄ネジ部155が形成されている。また、突出部154には、矢印a2側に開口した操作穴156が形成されている。なお、操作穴156は、図示しない工具が周方向に係合することにより予圧調整プラグ101を回転可能な形状とされている。そして、予圧調整プラグ101は、突出部154が連通孔94内に螺着されて収容部92内の所定位置に配置されており、スラストニードル102を介して第1歯車61を第4歯車62側に押圧することで、揺動歯車機構25に所定の予圧を付与している。つまり、本実施形態では、予圧調整プラグ101により予圧付与手段が構成されている。
軸部91における突出部154が螺合した部位には、軸部91を縮径させるようにかしめたかしめ部157が形成されている。これにより、雄ネジ部155と雌ネジ部152のかしめ部157と対応する位置との間の微小な隙間が詰められ、予圧調整プラグ101が緩むことが規制されている。つまり、本実施形態では、かしめ部157により緩み止め手段が構成されている。
次に、本実施形態の予圧付与機構の予圧調整作業(作用)について説明する。
作業者は、上記第1実施形態と同様に、伝達比可変装置15を組み立てた後に、軸部91の連通孔94を介して工具を予圧調整プラグ101の操作孔108内に挿入し、所定の締め付けトルクで予圧調整プラグ101を回転させる。これにより、予圧調整プラグ101によって適切な予圧が揺動歯車機構25に付与される。続いて作業者は、軸部91における突出部154が螺合した部位を外周からかしめる。これにより、雄ネジ部155と雌ネジ部152との間の微小な隙間が詰められて予圧調整プラグ101の緩みが規制される。
以上記述したように、本実施形態によれば、上記第1実施形態の(1),(3)の効果に加え、以下の作用効果を奏することができる。
(8)軸部91における突出部154が螺合した部位にかしめ部157を形成することで予圧調整プラグ101が緩むことを規制したため、部品を別途追加することなく、簡易な構成で予圧調整プラグ101が緩むことを規制できる。
なお、上記各実施形態は、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。
・上記第1実施形態では、雌ネジ部95を小径雌ネジ部95aと大径雌ネジ部95bとから構成したが、雌ネジ部95の内径を軸方向の全体に亘って略一定となるように形成してもよい。
・上記第2実施形態では、軟質部材133を銅等の金属材料により構成したが、これに限らず、予圧調整プラグ101よりも機械的強度が低ければ、樹脂やゴム等の他の材料により構成してもよい。また、雄ネジ部106と雌ネジ部95との間に軟質部材133を介在させなくてもよい。
・上記第2実施形態では、予圧調整プラグ101に長穴131a,131bを形成することで、これらの長手方向両側に機械的強度の低いブリッジ部132a,132bを形成したが、これに限らず、長穴131a,131b以外に丸穴や溝を形成することで予圧調整プラグ101に機械的強度の低い低強度部を形成しもよい。なお、予圧調整プラグ101に長穴131a,131bを形成せず、低強度部を設けなくてもよい。
・上記第2実施形態では、圧入孔124及び圧入部128をテーパ状に形成したが、これに限らず、圧入部128を圧入孔124に圧入することで予圧調整プラグ101を拡径させるように変形できれば、これら圧入孔124及び圧入部128の形状は適宜変更可能である。
・上記第3実施形態では、摩擦プレート143の接触面143aに施す高μ加工としてローレット加工を用いたが、これに限らず、シボ加工等の他の加工方法を用いてもよい。また、高μ加工として、接触面143aを摩擦係数の高い材料で覆うメッキ加工を用いてもよい。
・上記第3実施形態では、摩擦プレート143の接触面143aに高μ加工を施したが、これに限らず、予圧調整プラグ101の摩擦プレート143との接触面101a(図8参照)のみ、又は接触面101a,143aの双方に高μ加工を施してもよい。なお、接触面101a,143aに高μ加工を施さなくてもよい。
・上記第3実施形態では、摩擦プレート143に係合凸部144を形成し、この係合凸部144が収容部92の係合凹部142に係合することで、摩擦プレート143の第2軸23に対する回転を規制した。しかし、これに限らず、例えば図11に示すように、摩擦プレート143の外周面に係合凹部161を形成し、係合凹部142,161の双方に凹凸係合する係合部材162を収容部92に固定することで、摩擦プレート143の第2軸23に対する回転を規制してもよい。
・上記第1〜第3実施形態において、ウェーブワッシャ104を設けず、予圧調整プラグ101がスラストニードル102を介して第1歯車61を直接押圧することによって揺動歯車機構25に予圧を付与してもよい。また、上記第4実施形態において、例えば予圧調整プラグ101と第1歯車61との間に、ウェーブワッシャ、軌道カラー及びスラストニードルを設け、ウェーブワッシャの弾性力によって揺動歯車機構25に予圧を付与してもよい。
・上記第1〜第3実施形態では、弾性部材としてウェーブワッシャ104を用いたが、これに限らず、例えば皿バネ等のバネ部材やゴム等の弾性体を用いてもよい。
・上記第1実施形態において、予圧調整プラグ101が緩むことを規制する緩み止めナット111、すなわち緩み止め手段を設けず、予圧付与機構79を予圧調整プラグ101が緩むことを規制するように構成しなくてもよい。同様に、上記第2〜第4実施形態において、緩み止め手段を設けず、予圧付与機構79を予圧調整プラグ101が緩むことを規制するように構成しなくてもよい。
・上記各実施形態において、第2軸23側にステアリングホイール2を連結するとともに、第1軸22側に中間軸9を連結してもよい。つまり、第1軸22を出力軸とし、第2軸23を入力軸としてもよい。
・上記各実施形態では、本発明を第1軸22(入力軸)の回転によってハウジング21が回転しないタイプの伝達比可変装置15に適用したが、これに限らず、例えばハウジングが入力軸と一体で回転するタイプの伝達比可変装置に適用してもよい。
・上記各実施形態では、本発明を車両用操舵装置1の伝達比可変装置15に適用したが、これ以外の用途に用いる伝達比可変装置に適用してもよい。
1…車両用操舵装置、15…伝達比可変装置、21…ハウジング、22…第1軸、23…第2軸、24…モータ、25…揺動歯車機構、26…ロック機構、53…傾斜軸、55…傾斜支持部、61…第1歯車、62…第4歯車、63…揺動歯車、76…第2歯車、77…第3歯車、79…予圧付与機構、91…軸部、92…収容部、93…筒状部、94…連通孔、95,152…雌ネジ部、101…予圧調整プラグ、101a,143a…接触面、106,155…雄ネジ部、108…操作孔、111…緩み止めナット、124…圧入孔、125…圧入部材、129,156…操作穴、131a、131b…長穴、132a,132b…ブリッジ部、133…軟質部材、142,161…係合凹部、143…摩擦プレート、144…係合凸部、154…突出部、157…かしめ部、162…係合部材。

Claims (10)

  1. 差動機構を用いて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において、
    前記差動機構として、前記入力軸と一体回転する第1歯車と、前記出力軸と一体回転する第4歯車と、前記第1歯車に噛み合う第2歯車及び前記第4歯車に噛み合う第3歯車を有するとともに前記第1及び第4歯車の軸線に対して傾斜した軸線周りに回転する揺動歯車と、を備えた揺動歯車機構を採用したものであって、
    前記入力軸及び前記出力軸のいずれか一方は、前記揺動歯車機構を収容するハウジングの外部に突出する軸部を有するとともに、前記軸部には、外部と前記ハウジングの内部とを連通する連通孔が形成され、
    前記いずれか一方に螺着されるとともに前記連通孔を介して外部から操作可能な予圧調整プラグを有し、該予圧調整プラグの位置に応じた軸方向の予圧を前記揺動歯車機構に付与する予圧付与手段を備えたことを特徴とする伝達比可変装置。
  2. 請求項1に記載の伝達比可変装置において、
    前記予圧付与手段は、前記予圧調整プラグと前記揺動歯車機構との間に配置され、弾性変形することにより前記揺動歯車機構に軸方向の予圧を付与する弾性部材を備えたことを特徴とする伝達比可変装置。
  3. 請求項1又は2に記載の伝達比可変装置において、
    前記予圧調整プラグが緩むことを規制可能な緩み止め手段を備えたことを特徴とする伝達比可変装置。
  4. 請求項3に記載の伝達比可変装置において、
    前記予圧調整プラグには、前記連通孔内に挿入される突出部が形成され、
    前記緩み止め手段は、前記軸部を縮径させるようにかしめたかしめ部を備えたことを特徴とする伝達比可変装置。
  5. 請求項3に記載の伝達比可変装置において、
    前記緩み止め手段は、前記予圧調整プラグを前記揺動歯車機構側に押さえ付けるようにして前記いずれか一方に螺着される緩み止めナットを備えたことを特徴とする伝達比可変装置。
  6. 請求項3に記載の伝達比可変装置において、
    前記予圧調整プラグには、圧入孔が形成され、
    前記緩み止め手段は、前記圧入孔に圧入されることにより前記予圧調整プラグを拡径させるように変形させる圧入部材を備えたことを特徴とする伝達比可変装置。
  7. 請求項6に記載の伝達比可変装置において、
    前記予圧調整プラグには、機械的強度を低下させた低強度部が設けられたことを特徴とする伝達比可変装置。
  8. 請求項6又は7に記載の伝達比可変装置において、
    前記緩み止め手段は、前記いずれか一方と前記予圧調整プラグとの螺着部分に介在され、前記予圧調整プラグよりも機械的強度の低い軟質部材を備えたことを特徴とする伝達比可変装置。
  9. 請求項3に記載の伝達比可変装置において、
    前記緩み止め手段は、凹凸係合により前記いずれか一方に対する相対回転が規制されるとともに、前記予圧調整プラグに接触する摩擦プレートを備えたことを特徴とする伝達比可変装置。
  10. 請求項9に記載の伝達比可変装置において、
    前記予圧調整プラグと前記摩擦プレートとの各接触面の少なくとも一方には、該接触面の摩擦係数を高める高μ加工が施されたことを特徴とする伝達比可変装置。
JP2012176001A 2012-08-08 2012-08-08 伝達比可変装置 Pending JP2014035016A (ja)

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