JP2016061350A - Roller cam mechanism, rotation transmission device and steer-by-wire type steering device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、軸方向の相対移動を相対回転に変換するローラカム機構、およびそのローラカム機構を用いた回転伝達装置およびステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a roller cam mechanism that converts axial relative movement into relative rotation, a rotation transmission device using the roller cam mechanism, and a steer-by-wire vehicle steering device.
従来、入力軸から出力軸に回転が伝達する状態と、その回転の伝達を遮断する状態とを切り換えるために用いられる回転伝達装置として、軸方向の相対移動を相対回転に変換する運動変換機構を使用したものが多く用いられ(例えば、特許文献1,2)、そのような運動変換機構として、ボールカム機構が一般に知られている。
Conventionally, as a rotation transmission device used for switching between a state in which rotation is transmitted from an input shaft to an output shaft and a state in which transmission of the rotation is interrupted, a motion conversion mechanism that converts relative movement in the axial direction into relative rotation is provided. Many used ones are used (for example,
ボールカム機構は、軸方向の前後に対向して配置される第1ディスクおよび第2ディスクと、この第1ディスクの軸方向後面と第2ディスクの軸方向前面との間に周方向に間隔をおいて設けられた複数のボールとを有する。第1ディスクの軸方向後面には、各ボールの位置から周方向の一方向に向かって次第に深くなる第1のカム溝が設けられ、第2ディスクの軸方向前面には、各ボールの位置から周方向の他方向に向かって次第に深くなる第2のカム溝が設けられている。ボールは、第1のカム溝と第2のカム溝の間に組み込まれている。このボールカム機構は、第1ディスクと第2ディスクを軸方向に相対移動させると、ボールが第1のカム溝と第2のカム溝に沿って転がることで、第1ディスクと第2ディスクが相対回転する。 The ball cam mechanism includes a first disc and a second disc that are arranged opposite to each other in the axial direction, and a gap in the circumferential direction between the axial rear surface of the first disc and the axial front surface of the second disc. And a plurality of balls provided. A first cam groove is formed on the rear surface in the axial direction of the first disk, and the first cam groove gradually becomes deeper in one circumferential direction from the position of each ball. A second cam groove that is gradually deepened in the other circumferential direction is provided. The ball is incorporated between the first cam groove and the second cam groove. In the ball cam mechanism, when the first disk and the second disk are relatively moved in the axial direction, the ball rolls along the first cam groove and the second cam groove, so that the first disk and the second disk are relatively moved. Rotate.
また、特許文献2に記載のボールカム機構では、摩耗や圧痕を防止するために、ボールおよびボールが接触する部材(すなわちボールが転がり接触する第1ディスクおよび第2ディスク)に表面硬化処理を施している。
Further, in the ball cam mechanism described in
ところで、上記のようなボールカム機構は、第1ディスクと第2ディスクの軸方向の相対移動を相対回転に変換する転動体としてボールを用いているので、第1ディスクと第2ディスクの間に軸方向荷重を負荷したときに、第1ディスクとボールの接触部に大きな面圧が生じ、第2ディスクとボールの接触部にも大きな面圧が生じる。そのため、ボールカム機構は、負荷することができる軸方向荷重の大きさ(負荷容量)が比較的小さいという問題があった。また、ボールは任意の方向に転動可能な形状を有するので、カム溝の内面に対するボールの接触位置が安定しにくい。そのため、ボールカム機構は、第1ディスクまたは第2ディスクが軸直角方向に対して傾きやすく、第1ディスクと第2ディスクを平行に位置決めすることが難しいという問題もあった。 By the way, since the ball cam mechanism as described above uses a ball as a rolling element that converts the relative movement of the first disk and the second disk in the axial direction into relative rotation, a shaft is interposed between the first disk and the second disk. When a directional load is applied, a large surface pressure is generated at the contact portion between the first disk and the ball, and a large surface pressure is also generated at the contact portion between the second disk and the ball. Therefore, the ball cam mechanism has a problem that the magnitude of the axial load that can be loaded (load capacity) is relatively small. Also, since the ball has a shape that can roll in any direction, the contact position of the ball with the inner surface of the cam groove is difficult to stabilize. Therefore, the ball cam mechanism has a problem that the first disk or the second disk is easily inclined with respect to the direction perpendicular to the axis, and it is difficult to position the first disk and the second disk in parallel.
この発明が解決しようとする課題は、第1ディスクと第2ディスクの間に大きな軸方向荷重を負荷することができ、また第1ディスクと第2ディスクを平行に位置決めしやすい運動変換機構を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a motion conversion mechanism capable of applying a large axial load between the first disk and the second disk and easily positioning the first disk and the second disk in parallel. It is to be.
上記の課題を解決するため、この発明においては、以下の構成のローラカム機構を提供する。
軸方向の前後に対向して配置され、相対回転可能に設けられる第1ディスクおよび第2ディスクと、
前記第1ディスクの軸方向後面と前記第2ディスクの軸方向前面との間に周方向に間隔をおいて設けられた複数のローラとを有し、
前記第1ディスクの軸方向後面には、前記各ローラの位置から周方向の一方向に向かって軸方向前方に次第に変位する第1のカム面が設けられ、
前記第2ディスクの軸方向前面には、前記各ローラの位置から周方向の他方向に向かって軸方向後方に次第に変位する第2のカム面が設けられ、
前記ローラは、前記第1ディスクと前記第2ディスクが軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を前記第1ディスクと前記第2ディスクの相対回転に変換するように前記第1のカム面および前記第2のカム面に転がり接触している、
ローラカム機構。
In order to solve the above problems, the present invention provides a roller cam mechanism having the following configuration.
A first disk and a second disk which are arranged opposite to each other in the axial direction and are provided so as to be relatively rotatable;
A plurality of rollers spaced circumferentially between an axial rear surface of the first disk and an axial front surface of the second disk;
A first cam surface that is gradually displaced forward in the axial direction from the position of each roller toward one circumferential direction is provided on the rear surface in the axial direction of the first disk.
A second cam surface that is gradually displaced axially rearward from the position of each roller toward the other circumferential direction is provided on the front surface in the axial direction of the second disk.
The roller is configured to convert the relative movement in the axial direction into relative rotation between the first disk and the second disk when the first disk and the second disk are relatively moved in the axial direction. In rolling contact with the cam surface and the second cam surface;
Roller cam mechanism.
このようにすると、第1ディスクと第2ディスクの軸方向の相対移動を相対回転に変換する転動体としてローラを用いているので、従来のボールカム機構よりも第1ディスクと第2ディスクの間に軸方向荷重を負荷したときに生じる面圧が小さい。そのため、第1ディスクと第2ディスクの間に大きな軸方向荷重を負荷することができる。また、ローラは一定の方向に転動する形状を有するので、カム面に対するローラの接触位置は安定したものとなる。そのため、ローラカム機構は、第1ディスクおよび第2ディスクが軸直角方向に対して傾きにくく、第1ディスクと第2ディスクを平行に位置決めすることが容易である。 In this case, since the roller is used as a rolling element that converts the relative movement of the first disk and the second disk in the axial direction into the relative rotation, the roller is disposed between the first disk and the second disk rather than the conventional ball cam mechanism. The surface pressure generated when an axial load is applied is small. Therefore, a large axial load can be applied between the first disk and the second disk. Further, since the roller has a shape that rolls in a certain direction, the contact position of the roller with respect to the cam surface becomes stable. Therefore, in the roller cam mechanism, the first disk and the second disk are not easily inclined with respect to the direction perpendicular to the axis, and it is easy to position the first disk and the second disk in parallel.
前記第1ディスクの軸方向後面と前記第2ディスクの軸方向前面の間に、前記複数のローラの周方向の間隔を一定に保持するローラ保持器を設けると好ましい。 Preferably, a roller holder is provided between the rear surface in the axial direction of the first disk and the front surface in the axial direction of the second disk so as to keep the circumferential intervals of the plurality of rollers constant.
このようにすると、ローラ保持器が複数のローラの周方向の間隔を一定に保つので、複数のローラが転動する際の各ローラの軸方向の変位を揃えることができる。そのため、第1ディスクと第2ディスクが相対回転する際に、第1ディスクと第2ディスクの平行を安定して維持することができる。 In this way, since the roller retainer keeps the intervals in the circumferential direction of the plurality of rollers constant, the axial displacement of each roller when the plurality of rollers roll can be made uniform. Therefore, when the first disk and the second disk rotate relative to each other, the parallelism between the first disk and the second disk can be stably maintained.
前記ローラ保持器は、前記各ローラを間に挟んで周方向に対向し、前記ローラの外周に沿うように断面円弧状に形成された複数の部分筒状部と、それらの部分筒状部を連結する連結部とからなるものを採用すると好ましい。 The roller holder has a plurality of partial cylindrical portions that are opposed to each other in the circumferential direction with the rollers interposed therebetween and are formed in a circular arc shape along the outer periphery of the rollers, and the partial cylindrical portions. It is preferable to employ one comprising a connecting portion to be connected.
このようにすると、ローラ保持器の部分筒状部がローラの向きを保持するので、ローラが転動する際に、ローラの中心線の向きが第1ディスクおよび第2ディスクの半径方向に対して傾くのを防止することができる。そのため、第1ディスクと第2ディスクが相対回転する際に、第1ディスクと第2ディスクの平行をより安定して維持することが可能となる。 In this case, since the partial cylindrical portion of the roller retainer maintains the orientation of the roller, when the roller rolls, the orientation of the center line of the roller is relative to the radial direction of the first disc and the second disc. Inclination can be prevented. Therefore, when the first disk and the second disk rotate relative to each other, it becomes possible to maintain the parallelism of the first disk and the second disk more stably.
前記第1のカム面と前記第2のカム面のうち少なくとも一方のカム面の外径側の端部に、前記ローラの外径側端面を接触案内するように周方向に延びる外径側鍔部を設けると好ましい。 An outer diameter side flange extending in the circumferential direction so as to contact and guide the outer diameter side end surface of the roller to an outer diameter side end portion of at least one of the first cam surface and the second cam surface. It is preferable to provide a part.
このようにすると、ローラの外径側への移動範囲が外径側鍔部で規制されるので、第1ディスクと第2ディスクが相対回転した際に、いずれかのローラの位置が他のローラの位置よりも外径側にずれて第1ディスクと第2ディスクが非平行となる事態を確実に防止することができる。 In this way, the movement range of the roller toward the outer diameter side is restricted by the outer diameter side flange, so that when the first disk and the second disk rotate relative to each other, the position of one of the rollers is the other roller. It is possible to reliably prevent a situation in which the first disk and the second disk are not parallel due to being shifted to the outer diameter side of the position.
この場合、前記第1のカム面と前記第2のカム面のうち前記外径側鍔部を外径側の端部に有するカム面の内径側の端部に、前記ローラの内径側端面に対向する位置を周方向に延びる内径側鍔部を設けると好ましい。 In this case, of the first cam surface and the second cam surface, the inner diameter side end surface of the roller is disposed on the inner diameter side end portion of the cam surface having the outer diameter side flange portion on the outer diameter side end portion. It is preferable to provide an inner diameter side flange that extends in the circumferential direction at the facing position.
このようにすると、外径側鍔部と内径側鍔部とでローラの両端の移動範囲を規制することで、第1ディスクと第2ディスクの半径方向に対してローラに傾きが生じるのを防止することが可能となる。そのため、第1ディスクと第2ディスクが相対回転する際に、第1ディスクと第2ディスクの平行を安定して維持することができる。 In this way, by restricting the movement range of both ends of the roller by the outer diameter side flange and the inner diameter side flange, it is possible to prevent the roller from being inclined with respect to the radial direction of the first disk and the second disk. It becomes possible to do. Therefore, when the first disk and the second disk rotate relative to each other, the parallelism between the first disk and the second disk can be stably maintained.
前記ローラは、周方向に間隔をおいて3箇所に配置すると好ましい。 It is preferable that the rollers are arranged at three locations at intervals in the circumferential direction.
このようにすると、第1ディスクと第2ディスクの間の支持が3点支持となるので、全てのローラで平等に軸方向荷重を受けることが可能となり、いずれか一箇所のローラが局所的に摩耗する事態を防止することができる。 In this way, since the support between the first disk and the second disk becomes a three-point support, it is possible to receive an axial load equally by all the rollers, and any one of the rollers locally A situation where wear occurs can be prevented.
また、この発明では、上記のローラカム機構を用いた回転伝達装置として、以下の構成のものを提供する。
外輪と、
前記外輪の内側に配置され、前記外輪に対して相対回転可能に支持された内輪と、
前記外輪の内周と前記内輪の外周との間に周方向に対向するように組み込まれた一対の係合子と、
前記一対の係合子を前記外輪と前記内輪の間に係合させる係合位置と、前記係合子の係合を解除させる係合解除位置との間で相対回転可能に支持された第1の分割保持器および第2の分割保持器と、
前記第1の分割保持器と第2の分割保持器を軸方向に相対移動させる軸方向移動装置と、
前記第1の分割保持器と第2の分割保持器が軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を前記第1の分割保持器と前記第2の分割保持器の相対回転に変換する運動変換機構とを有する回転伝達装置において、
前記運動変換機構として上記ローラカム機構を用いたことを特徴とする回転伝達装置。
In the present invention, the following structure is provided as a rotation transmission device using the roller cam mechanism.
Outer ring,
An inner ring disposed inside the outer ring and supported to be rotatable relative to the outer ring;
A pair of engagement elements incorporated so as to oppose each other in the circumferential direction between an inner circumference of the outer ring and an outer circumference of the inner ring;
A first division supported so as to be relatively rotatable between an engagement position for engaging the pair of engagement elements between the outer ring and the inner ring and an engagement release position for releasing the engagement of the engagement elements. A cage and a second split cage;
An axial movement device for relatively moving the first divided holder and the second divided holder in the axial direction;
When the first split cage and the second split cage move relative to each other in the axial direction, the relative movement in the axial direction is converted into relative rotation between the first split cage and the second split cage. A rotation transmission device having a motion conversion mechanism for
A rotation transmission device using the roller cam mechanism as the motion conversion mechanism.
また、この発明では、上記の回転伝達装置を用いた車両用操舵装置として、以下の構成のものを提供する。
ステアリングホイールと、
そのステアリングホイールの操舵角に応じて左右一対の車輪の向きが変わるように前記一対の車輪を動かす転舵アクチュエータと、
正常時は前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータの間で回転の伝達を遮断し、異常時は前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータの間で回転を伝達する回転伝達装置とを有するステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置において、
前記回転伝達装置として上記回転伝達装置を用いたことを特徴とするステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置。
Moreover, in this invention, the thing of the following structures is provided as a vehicle steering device using said rotation transmission device.
A steering wheel,
A steering actuator that moves the pair of wheels so that the directions of the pair of left and right wheels change according to the steering angle of the steering wheel;
A steer-by-wire vehicle having a rotation transmission device that interrupts rotation transmission between the steering wheel and the steering actuator when normal, and transmits rotation between the steering wheel and the steering actuator when abnormal Steering device for
A steer-by-wire vehicle steering apparatus using the rotation transmission apparatus as the rotation transmission apparatus.
この発明のローラカム機構は、第1ディスクと第2ディスクの軸方向の相対移動を相対回転に変換する転動体としてローラを用いているので、従来のボールカム機構よりも第1ディスクと第2ディスクの間に軸方向荷重を負荷したときに生じる面圧が小さい。そのため、第1ディスクと第2ディスクの間に大きな軸方向荷重を負荷することができる。また、ローラは一定の方向に転動する形状を有するので、カム面に対するローラの接触位置は安定したものとなる。そのため、このローラカム機構は、第1ディスクおよび第2ディスクが軸直角方向に対して傾きにくく、第1ディスクと第2ディスクを平行に位置決めすることが容易である。 Since the roller cam mechanism of the present invention uses a roller as a rolling element that converts the relative movement of the first disk and the second disk in the axial direction into relative rotation, the first disk and the second disk are more than the conventional ball cam mechanism. The surface pressure generated when an axial load is applied between them is small. Therefore, a large axial load can be applied between the first disk and the second disk. Further, since the roller has a shape that rolls in a certain direction, the contact position of the roller with respect to the cam surface becomes stable. Therefore, in this roller cam mechanism, the first disk and the second disk are not easily inclined with respect to the direction perpendicular to the axis, and it is easy to position the first disk and the second disk in parallel.
図1に、この発明の実施形態にかかるローラカム機構1を示す。このローラカム機構1は、軸方向の前後に対向して配置される第1ディスク2および第2ディスク3と、第1ディスク2と第2ディスク3の間に設けられた複数のローラ4と、その複数のローラ4を保持するローラ保持器5とを有する。
FIG. 1 shows a
第1ディスク2は円環状に形成され、その軸方向後面2bに第1のカム面6が形成されている。第2ディスク3も円環状に形成され、その軸方向前面3aに第2のカム面7が形成されている。ローラ4は、第1ディスク2の軸方向後面2bと第2ディスク3の軸方向前面3aとの間に設けられ、第1のカム面6と第2のカム面7の両方に転がり接触している。ローラ保持器5も、第1ディスク2の軸方向後面2bと第2ディスク3の軸方向前面3aとの間に設けられている。第1ディスク2と第2ディスク3は、図示しない支持部(例えば図11に示す入力軸25の外周部)によって同軸上で相対回転可能かつ軸方向に相対移動可能に支持される。
The
図2に示すように、ローラ4は、周方向に等間隔となるように3箇所に配置されている。各ローラ4は、第1ディスク2および第2ディスク3の内径側から外径側に向かって次第に外径が大きくなる円錐状とされている。このようにすると、ローラ4の中心線の向きを第1ディスク2および第2ディスク3の半径方向に保持した状態でローラ4を転動させたときに、第1ディスク2および第2ディスク3の内径側でのローラ4の移動距離よりも外径側でのローラ4の移動距離の方が長くなるので、第1ディスク2および第2ディスク3の中心Oのまわりに円滑にローラ4を公転させることが可能となり、ローラ4の外周と第1のカム面6および第2のカム面7との間に滑りが生じるのを抑制することができる。
As shown in FIG. 2, the
図3,図6に示すように、ローラ4として円錐状のものを採用する場合、第1ディスク2および第2ディスク3の中心Oの位置に頂点を有する円錐面を外周に有するローラ4を採用することができる。このようにすると、ローラ4が第1のカム面6および第2のカム面7を転がるときの滑りを効果的に低減することができる。また、円錐状のローラ4としては、第1ディスク2および第2ディスク3の内径側から外径側に向かうにつれて、第1ディスク2および第2ディスク3の中心Oの位置に頂点を有する仮想の円錐面(すなわち図6に示すローラ4の外周面と同一形状の仮想の円錐面)に漸近する略円錐面を外周に有するものを採用することもできる。
As shown in FIG. 3 and FIG. 6, when a
図4,図5に示すように、ローラ保持器5は、各ローラ4を間に挟んで周方向に対向する複数の部分筒状部8と、それらの部分筒状部8を連結する環状の連結部9とからなる。部分筒状部8は、ローラ4の外周に沿うように断面円弧状に形成され、この部分筒状部8でローラ4の外周を案内することによって、各ローラ4の中心線の向きを第1ディスク2および第2ディスク3の半径方向と平行に保持している。ローラ保持器5を、強化繊維が配合された合成樹脂で一体成形すると、軽量化と経済性を高めることができる。また、ローラ保持器5を金属で形成すると、第1ディスク2と第2ディスク3の間に著しく大きな軸方向荷重が負荷されたときにも、ローラ4の中心線の向きを確実に保持し、第1ディスク2と第2ディスク3の半径方向に対してローラ4に傾きが生じるのを防止することが可能となる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図4,図5に示すように、第1のカム面6は、ローラ4の接触位置から周方向の一方向(図では左方向)に向かって軸方向前方(図では上方向)に次第に変位するように形成されている。また、第2のカム面7は、ローラ4の接触位置から周方向の他方向(図では右方向)に向かって軸方向後方(図では下方向)に次第に変位するように形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
上記のような第1のカム面6として、第1ディスク2の円周方向に沿った断面形状が軸直角方向(図では第1ディスク2の軸方向後面2bと平行な方向)に対して傾斜した直線となる形状のものを採用することができる。同様に、第2のカム面7は、第2ディスク3の円周方向に沿った断面形状が軸直角方向(図では第2ディスク3の軸方向前面3aと平行な方向)に対して傾斜した直線となる形状のものを採用することができる。
As the
第1のカム面6は、図5に示す第1ディスク2の内径側断面での軸直角方向に対する傾斜の大きさが、図4に示す第1ディスク2の外径側断面での軸直角方向に対する傾斜の大きさよりも大きくなる形状とされている。また、第2のカム面7も、図5に示す第2ディスク3の内径側断面での軸直角方向に対する傾斜の大きさが、図4に示す第2ディスク3の外径側断面での軸直角方向に対する傾斜の大きさよりも大きくなる形状とされている。
The
第2のカム面7は、図4、図5に示すように、第2のカム面7にローラ4を接触させた状態で、第2ディスク3の軸直角平面(ここでは軸方向後面3b)からローラ4の中心までの軸方向距離hが径方向の位置によらず一定であり、更に、図8、図9に示すように、第2のカム面7に対するローラ4の接触位置が変化したときにも、第2ディスク3の軸直角平面(軸方向後面3b)からローラ4の中心までの軸方向距離h’が径方向の位置によらず一定となるように形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
同様に、第1のカム面6も、第1のカム面6にローラ4を接触させた状態で、第1ディスク2の軸直角平面(軸方向前面2a)からローラ4の中心までの軸方向距離が径方向の位置によらず一定であり、第1のカム面6に対するローラ4の接触位置が変化したときにも、第1ディスク2の軸直角平面(軸方向前面2a)からローラ4の中心までの軸方向距離が径方向の位置によらず一定となるように形成されている。
Similarly, the
図6に示すように、第1のカム面6は、第1ディスク2の半径方向に沿った断面が内径側から外径側に向かって次第に軸方向前方に変位する形状とされている。また、第2のカム面7は、第2ディスク3の半径方向に沿った断面が内径側から外径側に向かって次第に軸方向後方に変位する形状とされている。第1のカム面6および第2のカム面7は、第1ディスク2と第2ディスク3を平行に配置した状態で、ローラ4の外周に線接触している。
As shown in FIG. 6, the
図6、図10に示すように、第2のカム面7は、第2ディスク3の半径方向に沿った断面での軸直角方向に対する傾斜角θ2が周方向の位置によらず一定となるように形成されている。同様に、第1のカム面6も、第1ディスク2の半径方向に沿った断面での軸直角方向に対する傾斜角θ1が周方向の位置によらず一定となるように形成されている。
As shown in FIGS. 6 and 10, the
図6、図10に示すように、第1のカム面6の外径側の端部には、ローラ4の外径側端面を接触案内するように周方向に延びる第1の外径側鍔部10が設けられ、第1のカム面6の内径側の端部には、ローラ4の内径側端面に対向する位置を周方向に延びる第1の内径側鍔部11が設けられている。同様に、第2のカム面7の外径側の端部には、ローラ4の外径側端面を接触案内するように周方向に延びる第2の外径側鍔部12が設けられ、第2のカム面7の内径側の端部には、ローラ4の内径側端面に対向する位置を周方向に延びる第2の内径側鍔部13が設けられている。ローラ4の外径側端面は凸球面とされている。
As shown in FIGS. 6 and 10, a first outer diameter side flange extending in the circumferential direction so as to contact and guide the outer diameter side end surface of the
このローラカム機構1の動作例を説明する。図4、図5に示す状態で、第1ディスク2と第2ディスク3の間に両ディスク2,3を接近させる方向の軸方向荷重を負荷すると、第1のカム面6と第2のカム面7の間をローラ4が転がることにより、第1ディスク2と第2ディスク3は軸方向に相対移動して接近する。このとき、図8、図9に示すように、ローラ4の回転量に応じて、第1ディスク2がローラ4に対して周方向の一方向(図では右方向)に相対移動すると同時に、第2ディスク3がローラ4に対して周方向の他方向(図では左方向)に相対移動する。そのため、第1ディスク2と第2ディスク3は、軸方向の相対移動量に応じて相対回転することとなる。このようにして、ローラカム機構1は、第1ディスク2と第2ディスク3の軸方向の相対移動を第1ディスク2と第2ディスク3の相対回転に変換する。
An operation example of the
このローラカム機構1は、第1ディスク2と第2ディスク3の軸方向の相対移動を相対回転に変換する転動体としてローラ4を用いているので、従来のボールカム機構よりも第1ディスク2と第2ディスク3の間に軸方向荷重を負荷したときに生じる面圧が小さい。そのため、第1ディスク2と第2ディスク3の間に大きな軸方向荷重を負荷することができる。また、第1ディスク2および第2ディスク3の表面硬化処理を省略することも可能であり、低コストである。
The
また、ローラ4は、ボールとは異なり、一定の方向に転動する形状を有するので、カム面6,7に対するローラ4の接触位置は安定したものとなる。そのため、このローラカム機構1は、第1ディスク2または第2ディスク3が軸直角方向に対して傾きにくく、第1ディスク2と第2ディスク3を平行に位置決めすることが容易である。
Further, unlike the ball, the
また、このローラカム機構1は、複数のローラ4の周方向の間隔を一定に保つローラ保持器5を有するので、複数のローラ4が転動した際に、各ローラ4の周方向の移動距離が常に等しくなり、各ローラ4の軸方向の変位が揃ったものとなる。そのため、第1ディスク2と第2ディスク3が相対回転する際に、第1ディスク2と第2ディスク3の平行を安定して維持することが可能である。
Further, the
また、このローラカム機構1は、ローラ保持器5の部分筒状部8がローラ4の向きを保持するので、ローラ4が転動する際に、ローラ4の中心線の向きが第1ディスク2および第2ディスク3の半径方向に対して傾くのを防止することができる。そのため、第1ディスク2と第2ディスク3が相対回転する際に、第1ディスク2と第2ディスク3の平行をより安定して維持することが可能である。
Further, in this
また、このローラカム機構1は、第1の外径側鍔部10と第2の外径側鍔部12がローラ4の外径側への移動範囲を規制しているので、第1ディスク2と第2ディスク3が相対回転した際に、いずれかのローラ4の位置が他のローラ4の位置よりも外径側にずれて第1ディスク2と第2ディスク3が非平行となる事態を確実に防止することが可能である。
Further, the
また、このローラカム機構1は、第1の外径側鍔部10および第2の外径側鍔部12と、第1の内径側鍔部11および第2の内径側鍔部13とがローラ4の両端の移動範囲を規制することで、第1ディスク2と第2ディスク3の半径方向に対してローラ4に傾きが生じるのを防止している。そのため、第1ディスク2と第2ディスク3が相対回転する際に、第1ディスク2と第2ディスク3の平行を安定して維持することが可能である。
The
また、このローラカム機構1は、ローラ4が周方向に間隔をおいて3箇所に配置され、第1ディスク2と第2ディスク3の間の支持が3点支持とされているので、全てのローラ4で平等に軸方向荷重を受けることが可能であり、いずれか一箇所のローラ4が局所的に摩耗する事態を防止することが可能である。
Further, in this
上記実施形態では、第1のカム面6および第2のカム面7に対する滑りを低減するために円錐状のローラ4を採用した例を説明したが、円筒状のローラ4または針状のローラ4を採用してもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the
また、上記実施形態では、3つのローラ4を使用した例を説明したが、ローラ4の数は2つにしてもよく、第1ディスク2と第2ディスク3の間に負荷される軸方向荷重の大きさが著しく大きい場合は、ローラ4の数を4つ以上にしてもよい。
In the above embodiment, an example in which three
図11に、上記のローラカム機構1を用いた回転伝達装置20を示す。回転伝達装置20は、入力側から出力側に回転が伝達する状態と、その回転の伝達を遮断する状態とを切り換えるクラッチである。この回転伝達装置20は、外輪21と、外輪21の内側に配置された内輪22と、外輪21の内周と内輪22の外周との間に組み込まれた円柱状の係合子23a,23bと、これらの係合子23a,23bを保持する係合子保持器24とを有する。内輪22には入力軸25が接続され、外輪21には出力軸26が接続されている。入力軸25と出力軸26は同軸上に配置されている。
FIG. 11 shows a
入力軸25と内輪22は、両者が一体に回転するようにセレーション嵌合している。入力軸25と内輪22は、継ぎ目のない一体の部材として形成してもよい。
The
出力軸26と外輪21は、両者が一体に回転するように継ぎ目のない一体の部材として形成されている。出力軸26と外輪21は、別部材として形成し、その両者をセレーション嵌合等で接続してもよい。外輪21と内輪22の間には、内輪22を外輪21に対して相対回転可能に支持する転がり軸受27が組み込まれている。回転伝達装置20の構成部材を収容する筒状のハウジング28の出力軸26側の端部には、出力軸26を回転可能に支持する転がり軸受29が組み込まれている。
The
図12、図13に示すように、内輪22の外周には、周方向に等間隔に複数のカム面30a,30bが設けられている。カム面30a,30bは、前方カム面30aと、前方カム面30aに対して内輪22の正転方向後方に配置された後方カム面30bとからなる。外輪21の内周には、カム面30a,30bと半径方向に対向する円筒面31が設けられている。
As shown in FIGS. 12 and 13, a plurality of cam surfaces 30 a and 30 b are provided on the outer periphery of the
一対の係合子23a,23bは、弾性部材32を間に挟んで周方向に対向するようにカム面30a,30bと円筒面31の間に組み込まれている。この一対の係合子23a,23bのうち正転方向の前側の係合子23aは前方カム面30aと円筒面31の間に組み込まれ、正転方向の後側の係合子23bは後方カム面30bと円筒面31の間に組み込まれている。弾性部材32は、一対の係合子23a,23bの間隔を広げる方向に各係合子23a,23bを押圧している。
The pair of
前方カム面30aは、円筒面31との間の径方向の距離が、係合子23aの位置から正転方向前方に向かって次第に小さくなるように形成されている。後方カム面30bは、円筒面31との間の径方向の距離が、係合子23bの位置から正転方向後方に向かって次第に小さくなるように形成されている。図では、前方カム面30aと後方カム面30bを、相反する方向に傾斜した別々の平面となるように形成しているが、前方カム面30aと後方カム面30bは、単一平面の正転方向の前側部分が前方カム面30a、後側部分が後方カム面30bとなるように、同一平面上に形成することも可能である。また、前方カム面30aと後方カム面30bは、曲面とすることも可能であるが、図のように平面とすると加工コストを低減することができる。
The
図11〜図13に示すように、係合子保持器24は、弾性部材32を間にして周方向に対向する一対の係合子23a,23bのうち一方の係合子23aを支持する第1の分割保持器24Aと、他方の係合子23bを支持する第2の分割保持器24Bとからなる。第1の分割保持器24Aはローラカム機構1の第1ディスク2と一体に形成されている。第2の分割保持器24Bはローラカム機構1の第2ディスク3と一体に形成されている。第1の分割保持器24Aおよび第2の分割保持器24Bは、第1ディスク2と第2ディスク3の相対回転に応じて一対の係合子23a,23bの間隔が変化するように一対の係合子23a,23bを個別に支持している。
As shown in FIGS. 11 to 13, the engaging
第1の分割保持器24Aは、周方向に間隔をおいて配置された複数の柱部33aと、これらの柱部33aの端部同士を連結する第1ディスク2とを有する。同様に、第2の分割保持器24Bも、周方向に間隔をおいて配置された複数の柱部33bと、これらの柱部33bの端部同士を連結する第2ディスク3とを有する。
24 A of 1st division | segmentation holder | retainers have the some
第1の分割保持器24Aの柱部33aと第2の分割保持器24Bの柱部33bは、弾性部材32を間にして周方向に対向する一対の係合子23a,23bを周方向の両側から挟み込むように、外輪21の内周と内輪22の外周の間に挿入されている。
The
第1ディスク2と第2ディスク3は、入力軸25の外周で相対回転可能に支持されている。これにより、第1の分割保持器24Aと第2の分割保持器24Bは、一対の係合子23a,23bの間隔を広げることにより円筒面31とカム面30a,30bとの間に各係合子23a,23bを係合させる係合位置と、一対の係合子23a,23bの間隔を狭めることにより円筒面31とカム面30a,30bとの間への各係合子23a,23bの係合を解除させる係合解除位置との間で移動可能となっている。第1ディスク2は、スラスト軸受34を介して、入力軸25の外周に固定して設けられた環状突起35で軸方向に支持され、これにより軸方向の移動が規制されている。
The
図14に示すように、内輪22の側面には、ばねホルダ36が固定されている。ばねホルダ36は、一対の係合子23a,23bを間に挟んで周方向に対向する両柱部33a,33bの間に位置するストッパ片37を有する。このストッパ片37は、両柱部33a,33bが一対の係合子23a,23bの間隔を狭める方向に移動したときに、ストッパ片37の両側の縁が各柱部33a,33bを受け止める。これにより、一対の係合子23a,23bの間にある弾性部材32が過度に圧縮して破損するのを防止するとともに、一対の係合子23a,23bの間隔が狭まったときの内輪22に対する各係合子23a,23bの位置を一定させることが可能となっている。
As shown in FIG. 14, a
図15に示すように、ばねホルダ36は、弾性部材32を保持するばね保持片38を有する。ばね保持片38は、外輪21の内周と内輪22の外周の間を軸方向に延びるようにストッパ片37と一体に形成されている。ばね保持片38は、内輪22の外周の前方カム面30aと後方カム面30bとの間に形成されたばね支持面39(図13参照)に対して半径方向に対向するように配置されている。ばね保持片38のばね支持面39に対する対向面には、弾性部材32を収容する凹部40が形成されている。弾性部材32はコイルばねである。このばね保持片38は、弾性部材32の移動を凹部40で規制することにより、弾性部材32が外輪21の内周と内輪22の外周との間から軸方向に脱落するのを防止している。
As shown in FIG. 15, the
図11に示すように、回転伝達装置20は、第1の分割保持器24Aと第2の分割保持器24Bを軸方向に相対移動させる軸方向移動装置41と、第1の分割保持器24Aと第2の分割保持器24Bが軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を第1の分割保持器24Aと第2の分割保持器24Bの相対回転に変換する運動変換機構としてのローラカム機構1とを有する。軸方向移動装置41は、第2の分割保持器24Bに連結されたアーマチュア42と、アーマチュア42と軸方向に対向して配置されたロータ43と、通電によりアーマチュア42をロータ43に吸着させる電磁石44とからなる。
As shown in FIG. 11, the
アーマチュア42は、環状の円盤部45と、円盤部45の外周から軸方向に延びるように一体に形成された円筒部46とを有する。アーマチュア42の円筒部46は、第2の分割保持器24Bの外周に締め代をもって嵌合しており、この嵌合によってアーマチュア42は、第2の分割保持器24Bと軸方向に一体に移動するように第2の分割保持器24Bに連結されている。また、アーマチュア42は、入力軸25の外周に設けられた円筒面47で回転可能かつ軸方向に移動可能に支持されている。ここで、アーマチュア42は、軸方向に離れた2箇所(すなわちアーマチュア42の内周と第2ディスク3の内周)において軸方向に移動可能に支持することにより、アーマチュア42の姿勢が軸直角方向に対して傾くのが防止されている。
The
ロータ43は、アーマチュア42と電磁石44の間に配置されている。また、ロータ43は、締め代をもって入力軸25の外周に嵌合することにより、軸方向と周方向のいずれにも相対移動しないように入力軸25の外周で支持されている。ロータ43およびアーマチュア42は強磁性を有する金属で形成されている。
The
アーマチュア42は、弾性部材32の力によって、ロータ43から離れる方向に付勢されている。すなわち、図12に示す弾性部材32が一対の係合子23a,23bの間隔を広げる方向に各係合子23a,23bを押圧する力が、第1の分割保持器24Aと第2の分割保持器24Bに伝達する。そして、第1の分割保持器24Aと第2の分割保持器24Bが受ける周方向の力は、図11に示すローラカム機構1によって、第1ディスク2と第2ディスク3を軸方向に離反させる方向の力に変換されるが、第1ディスク2はスラスト軸受34および環状突起35により軸方向前方への移動が規制されているので、弾性部材32の力は、第2ディスク3を軸方向後方に付勢する力として作用する。ここで、アーマチュア42は、第2ディスク3と一体の第2の分割保持器24Bに固定されているので、結局、アーマチュア42は、弾性部材32からローラカム機構1を介して伝達する力によって、ロータ43から離れる方向に付勢された状態となっている。
The
この回転伝達装置20の動作例を説明する。
An operation example of the
図11に示すように、電磁石44への通電を停止しているとき、この回転伝達装置20は、外輪21と内輪22の間で回転が伝達する係合状態となる。すなわち、電磁石44への通電を停止しているとき、アーマチュア42は、弾性部材32の力によってロータ43から離反した状態となっている。また、このとき、一対の係合子23a,23bの間隔が広がる方向に各係合子23a,23bを押圧する弾性部材32の力によって、正転方向の前側の係合子23aは、外輪21の内周の円筒面31と内輪22の外周の前方カム面30aとの間に係合待機し、かつ、正転方向の後側の係合子23bは、外輪21の内周の円筒面31と内輪22の外周の後方カム面30bとの間に係合待機した状態となっている。この状態で、内輪22が正転方向に回転すると、正転方向の後側の係合子23bが円筒面31と後方カム面30bの間に係合し、その係合子23bを介して内輪22から外輪21に回転が伝達する。また、内輪22が逆転方向に回転すると、正転方向の前側の係合子23aが円筒面31と前方カム面30aの間に係合し、その係合子23aを介して内輪22から外輪21に回転が伝達する。
As shown in FIG. 11, when energization of the
一方、電磁石44に通電しているとき、この回転伝達装置20は、外輪21と内輪22の間での回転伝達が遮断される係合解除状態(空転状態)となる。すなわち、電磁石44に通電すると、アーマチュア42はロータ43に吸着され、このアーマチュア42の動作に連動して、第2の分割保持器24Bの第2ディスク3が第1の分割保持器24Aの第1ディスク2に向かって軸方向に移動する。このとき、ローラカム機構1のローラ4が第1のカム面6および第2にカム面7に沿って転がることにより、第1の分割保持器24Aと第2の分割保持器24Bとが相対回転する。そして、この第1の分割保持器24Aと第2の分割保持器24Bの相対回転により、第1の分割保持器24Aの柱部33aと第2の分割保持器24Bの柱部33bとが、一対の係合子23a,23bの間隔が狭まる方向に各係合子23a,23bを押圧し、その結果、正転方向の前側の係合子23aの係合待機状態(正転方向の前側の係合子23aと円筒面31の間に微小隙間があるが、内輪22が逆転方向に回転すると係合子23aが直ちに円筒面31と前方カム面30aの間に係合する状態)が解除されるとともに、正転方向の後側の係合子23bの係合待機状態(正転方向の後側の係合子23bと円筒面31の間に微小隙間があるが、内輪22が正転方向に回転すると係合子23bが直ちに円筒面31と後方カム面30bの間に係合する状態)も解除された状態となる。この状態で、内輪22に回転が入力されても、その回転は内輪22から外輪21に伝達せず、内輪22は空転する。
On the other hand, when the
上記の回転伝達装置20は、例えば、図16に示す車両用操舵装置に使用される。この車両用操舵装置は、運転者によるステアリングホイール50の操舵角を電気信号に変換し、その電気信号に基づいて左右の車輪51を転舵するステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置である。
The
この車両用操舵装置は、ステアリングホイール50と、そのステアリングホイール50の操舵角に応じて左右一対の車輪の向きが変わるように一対の車輪51を動かす転舵アクチュエータ52と、ステアリングホイール50と転舵アクチュエータ52の間の回転伝達経路の途中に組み込まれた回転伝達装置20とを有する。回転伝達装置20は、正常時はステアリングホイール50と転舵アクチュエータ52の間で回転の伝達を遮断し、電源喪失時などの異常時は、ステアリングホイール50と転舵アクチュエータ52の間で回転を伝達するバックアップクラッチとして機能する。ステアリングホイール50には、車両の挙動に応じてステアリングホイール50に操舵反力を与える反力アクチュエータ53が接続されている。
The vehicle steering apparatus includes a
回転伝達装置20は、入力軸25が軸継手54を介してステアリングホイール50側のシャフト55に接続されるとともに、出力軸26が軸継手56を介して転舵アクチュエータ52側のシャフト57に接続されている。
In the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 ローラカム機構
2 第1ディスク
2b 軸方向後面
3 第2ディスク
3a 軸方向前面
4 ローラ
5 ローラ保持器
6 第1のカム面
7 第2のカム面
8 部分筒状部
9 連結部
10 第1の外径側鍔部
11 第1の内径側鍔部
12 第2の外径側鍔部
13 第2の内径側鍔部
21 外輪
22 内輪
23a,23b 係合子
24A 第1の分割保持器
24B 第2の分割保持器
41 軸方向移動装置
50 ステアリングホイール
51 車輪
52 転舵アクチュエータ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1ディスク(2)の軸方向後面(2b)と前記第2ディスク(3)の軸方向前面(3a)との間に周方向に間隔をおいて設けられた複数のローラ(4)とを有し、
前記第1ディスク(2)の軸方向後面(2b)には、前記各ローラ(4)の位置から周方向の一方向に向かって軸方向前方に次第に変位する第1のカム面(6)が設けられ、
前記第2ディスク(3)の軸方向前面(3a)には、前記各ローラ(4)の位置から周方向の他方向に向かって軸方向後方に次第に変位する第2のカム面(7)が設けられ、
前記ローラ(4)は、前記第1ディスク(2)と前記第2ディスク(3)が軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を前記第1ディスク(2)と前記第2ディスク(3)の相対回転に変換するように前記第1のカム面(6)および前記第2のカム面(7)に転がり接触している、
ローラカム機構。 A first disk (2) and a second disk (3) which are arranged opposite to each other in the axial direction and provided so as to be relatively rotatable;
A plurality of rollers (4) spaced circumferentially between an axial rear surface (2b) of the first disk (2) and an axial front surface (3a) of the second disk (3); Have
On the axial rear surface (2b) of the first disk (2), there is a first cam surface (6) that is gradually displaced axially forward from the position of each roller (4) toward one circumferential direction. Provided,
A second cam surface (7) that gradually displaces axially rearward from the position of each roller (4) toward the other circumferential direction on the axial front surface (3a) of the second disk (3). Provided,
When the first disk (2) and the second disk (3) move relative to each other in the axial direction, the roller (4) moves in the axial direction relative to the first disk (2) and the second disk. Rolling contact with the first cam surface (6) and the second cam surface (7) so as to convert to the relative rotation of (3),
Roller cam mechanism.
前記外輪(21)の内側に配置され、前記外輪(21)に対して相対回転可能に支持された内輪(22)と、
前記外輪(21)の内周と前記内輪(22)の外周との間に周方向に対向するように組み込まれた一対の係合子(23a,23b)と、
前記一対の係合子(23a,23b)を前記外輪(21)と前記内輪(22)の間に係合させる係合位置と、前記係合子(23a,23b)の係合を解除させる係合解除位置との間で相対回転可能に支持された第1の分割保持器(24A)および第2の分割保持器(24B)と、
前記第1の分割保持器(24A)と第2の分割保持器(24B)を軸方向に相対移動させる軸方向移動装置(41)と、
前記第1の分割保持器(24A)と第2の分割保持器(24B)が軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を前記第1の分割保持器(24A)と前記第2の分割保持器(24B)の相対回転に変換する運動変換機構(1)とを有する回転伝達装置において、
前記運動変換機構(1)として請求項1から6のいずれかに記載のローラカム機構を用いたことを特徴とする回転伝達装置。 An outer ring (21),
An inner ring (22) disposed inside the outer ring (21) and supported to be rotatable relative to the outer ring (21);
A pair of engagement elements (23a, 23b) incorporated so as to oppose each other in the circumferential direction between the inner periphery of the outer ring (21) and the outer periphery of the inner ring (22);
An engagement position for engaging the pair of engagement elements (23a, 23b) between the outer ring (21) and the inner ring (22), and an engagement release for releasing engagement of the engagement elements (23a, 23b) A first split holder (24A) and a second split holder (24B) supported so as to be rotatable relative to each other;
An axial movement device (41) for relatively moving the first divided holder (24A) and the second divided holder (24B) in the axial direction;
When the first split holder (24A) and the second split holder (24B) move relative to each other in the axial direction, the relative movement in the axial direction is changed between the first split holder (24A) and the second split holder (24A). A rotation transmission device having a motion conversion mechanism (1) that converts the relative rotation of the split cage (24B).
A rotation transmission device using the roller cam mechanism according to any one of claims 1 to 6 as the motion conversion mechanism (1).
そのステアリングホイール(50)の操舵角に応じて左右一対の車輪(51)の向きが変わるように前記一対の車輪(51)を動かす転舵アクチュエータ(52)と、
正常時は前記ステアリングホイール(50)と前記転舵アクチュエータ(52)の間で回転の伝達を遮断し、異常時は前記ステアリングホイール(50)と前記転舵アクチュエータ(52)の間で回転を伝達する回転伝達装置(20)とを有するステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置において、
前記回転伝達装置(20)として請求項7に記載の回転伝達装置を用いたことを特徴とするステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置。 A steering wheel (50);
A steering actuator (52) for moving the pair of wheels (51) so that the directions of the pair of left and right wheels (51) change according to the steering angle of the steering wheel (50);
When normal, the transmission of rotation between the steering wheel (50) and the steering actuator (52) is cut off, and when abnormal, the rotation is transmitted between the steering wheel (50) and the steering actuator (52). In a steer-by-wire vehicle steering apparatus having a rotation transmission device (20) that
A steer-by-wire vehicle steering device using the rotation transmission device according to claim 7 as the rotation transmission device (20).
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