JP3077481B2 - Gear with mechanical fuse device - Google Patents
Gear with mechanical fuse deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、歯車に係り、更に詳細
にはメカニカルヒューズ装置を備えた歯車に係る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gear, and more particularly, to a gear provided with a mechanical fuse device.
【0002】[0002]
【従来の技術】メカニカルヒューズ装置の一つとして、
例えば特開昭61−220968号公報に記載されてい
る如く、自動車等の車輌の電動式パワーステアリング装
置に於て、ステアリングシャフトと共に一体的に回動す
る補助部材とモータにより駆動される出力歯車とがシェ
アピンを介して連結され、補助部材と出力歯車との間に
過大な負荷が作用することによりシェアピンに所定値以
上の荷重が作用するとシェアピンが折れることにより補
助部材と出力歯車との間の駆動連結状態を解除するよう
構成されたメカニカルヒューズ装置が従来より知られて
いる。2. Description of the Related Art As one of mechanical fuse devices,
For example, as described in JP-A-61-220968, in an electric power steering apparatus for a vehicle such as an automobile, an auxiliary member that rotates integrally with a steering shaft and an output gear driven by a motor are provided. Are connected via a shear pin, and when an excessive load acts between the auxiliary member and the output gear, when a load of a predetermined value or more is applied to the shear pin, the shear pin is broken and the drive between the auxiliary member and the output gear is performed. A mechanical fuse device configured to release a connection state has been conventionally known.
【0003】かかるメカニカルヒューズ装置によれば、
例えばモータにロック等の異常が生じモータが全く回転
できなくなった場合にも、車輌の運転者はステアリング
ホイールを操作してステアリングシャフトを回転駆動し
シェアピンに高い荷重を与えることによってシェアピン
を折損させ、これによりモータのロック等に起因して操
舵不能の状態になることを確実に回避することができ
る。According to such a mechanical fuse device,
For example, even when an abnormality such as a lock occurs in the motor and the motor cannot rotate at all, the driver of the vehicle operates the steering wheel to rotate the steering shaft to apply a high load to the shear pin, thereby breaking the shear pin, As a result, it is possible to reliably prevent the steering from being disabled due to the lock of the motor or the like.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】シェアピンの如き連結
部材は従来より一般に耐衝撃性に優れた金属や樹脂にて
構成されている。しかし金属や樹脂はそれらに繰返し荷
重が加えられると疲労により強度が比較的大きく低下す
る。従って上述の如き従来のメカニカルヒューズ装置に
於ては、パワーステアリング装置が長期間に亘り使用さ
れる過程に於てシェアピンの強度が疲労により低下し、
その結果シェアピンに作用する実際の荷重が設計上の設
定破断荷重未満であってもシェアピンが折損し、そのた
め電動式パワーステアリング装置がその本来の作動状態
を維持すべき状況にあるにも拘らず補助部材と出力歯車
との間に於てトルクの伝達が行われなくなり、パワース
テアリング装置が不必要にマニュアルステアリング装置
に切換ってしまうという問題がある。Conventionally, connecting members such as shear pins are generally made of metal or resin having excellent impact resistance. However, when a metal or resin is repeatedly subjected to a load, the strength of the metal or resin is relatively largely reduced due to fatigue. Therefore, in the conventional mechanical fuse device as described above, in the process in which the power steering device is used for a long time, the strength of the shear pin decreases due to fatigue,
As a result, the shear pin breaks even if the actual load acting on the shear pin is less than the designed breaking load, so that the electric power steering device is assisted in spite of the situation where it should maintain its original operating condition. There is a problem that torque transmission is not performed between the member and the output gear, and the power steering device is unnecessarily switched to the manual steering device.
【0005】またシェアピンの疲労による強度低下に起
因してシェアピンに作用する実際の荷重が設定破断荷重
未満の状況に於てシェアピンが折損することを防止すべ
く、疲労による強度低下分を見込んでシェアピンの設定
破断荷重を低く設定しようとすると、パワーステアリン
グ装置を正常に作動させるためにシェアピンが耐えなけ
ればならない荷重よりもシェアピンの設定破断荷重が低
くなり、従ってこの場合にも例えば車輪の縁石当りの如
き状況に於て補助部材と出力歯車との間の伝達トルクが
高くなると、パワーステアリング装置がその本来の作動
状態を維持すべき状況にあるにも拘らずシェアピンが折
損し、パワーステアリング装置が不必要にマニュアルス
テアリング装置に切換ってしまう。Also, in order to prevent the shear pin from being broken in a situation where the actual load acting on the shear pin due to the strength reduction due to the fatigue of the shear pin is less than the set breaking load, the shear pin is reduced in consideration of the strength reduction due to the fatigue. If the set breaking load is set to be low, the set breaking load of the shear pin is lower than the load that the shear pin must withstand for the normal operation of the power steering device. In such a situation, if the transmission torque between the auxiliary member and the output gear increases, the shear pin breaks and the power steering device fails even though the power steering device should maintain its original operating state. Switch to a manual steering device if necessary.
【0006】一方セラミックスは金属や樹脂に比して耐
衝撃性に劣るため、従来より二つの部材を連結するため
のキーの如き連結部材の構成材料としては不適当である
と考えられているが、セラミックスは金属や樹脂に比し
て疲労による強度低下が極めて小さいという優れた特徴
を有している。On the other hand, ceramics are inferior in impact resistance to metals and resins, and are conventionally considered to be unsuitable as constituent materials of connecting members such as keys for connecting two members. On the other hand, ceramics have an excellent feature that the reduction in strength due to fatigue is extremely small as compared with metals and resins.
【0007】またメカニカルヒューズ装置のキーにより
二つの部材が連結される場合には、それら二つの部材の
連結部にキーを組込むためのスペースが必要であるた
め、二つの部材の寸法や形状を変更しなけばならない場
合があり、また二つの部材が他の部材との関係から寸法
や形状を変更することができないものであるときには、
それらの部材の連結部にメカニカルヒューズ装置を設け
ることができない。Further, when two members are connected by a key of a mechanical fuse device, a space for assembling the key is required at a connecting portion between the two members, so that the size and shape of the two members are changed. May have to be done, and when the two members cannot be changed in size or shape due to the relationship with other members,
It is not possible to provide a mechanical fuse device at a connection portion of those members.
【0008】本発明は、従来のメカニカルヒューズ装置
に於ける上述の如き問題に鑑み、長期間に亘り正常に作
動するメカニカルヒューズ装置を内蔵し、他の部材との
連結部にメカニカルヒューズ装置を組込む必要がないよ
う改良された歯車を提供することを目的としている。In view of the above-mentioned problems in the conventional mechanical fuse device, the present invention incorporates a mechanical fuse device that normally operates for a long period of time, and incorporates the mechanical fuse device into a connection portion with other members. It is intended to provide an improved gear so that it is not necessary.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、請求項1の構成、即ち軸線に対し同心の外
周面を有し第一のキー溝を有する内側歯車部材と、前記
内側歯車部材に嵌合し軸線に対し同心の内周面にて前記
外周面に対向し前記第一のキー溝に整合する第二のキー
溝を有する外側歯車部材と、前記内側歯車部材の内周部
及び前記外側歯車部材の外周部の少くとも一方に設けら
れ前記軸線の周りに配列された複数個の歯と、前記第一
及び第二のキー溝に挿入され前記内側歯車部材及び前記
外側歯車部材をトルク伝達可能に連結するキーとを有
し、前記キーはセラミックスにて構成され、前記内側歯
車部材及び前記外側歯車部材は互いに面接触することな
く前記キーにより一体的に連結されており、前記キーは
前記内側歯車部材と前記外側歯車部材との間に伝達され
る荷重が所定値以上になると破断して前記内側歯車部材
及び前記外側歯車部材の連結状態を解除するよう構成さ
れた歯車によって達成される。According to the present invention, there is provided, in accordance with the present invention, an arrangement as set forth in claim 1, namely an inner gear member having an outer peripheral surface concentric with the axis and having a first keyway, An outer gear member having a second keyway that is fitted to the inner gear member and faces the outer peripheral surface at an inner peripheral surface concentric with the axis and aligned with the first keyway; and A plurality of teeth provided on at least one of an inner peripheral portion and an outer peripheral portion of the outer gear member and arranged around the axis; and the inner gear member and the inner gear member inserted into the first and second keyways. a key for connecting the outer gear member to be capable of transmitting torque, wherein the key is made of ceramics and the inner teeth are
The wheel member and the outer gear member are not in surface contact with each other.
The key is integrally connected by the key, and the key is broken when a load transmitted between the inner gear member and the outer gear member becomes a predetermined value or more, and the inner gear member and This is achieved by a gear configured to decouple the outer gear member.
【0010】また本発明によれば、上述の請求項1の構
成に於て、前記軸線に沿う前記内側歯車部材及び外側歯
車部材の相対変位を規制する相対変位規制手段が設けら
れる。According to the present invention, in the configuration of the first aspect, a relative displacement restricting means for restricting a relative displacement of the inner gear member and the outer gear member along the axis is provided.
【0011】[0011]
【作用】図8はセラミックス(窒化ケイ素)の遅れ破壊
強度及び疲労強度を金属(合金鋼、JIS規格SCM4
15)の疲労強度と対比して示すグラフである。この図
8より、金属の疲労による強度低下は比較的大きいのに
対し、セラミックスの108 回経過後の疲労強度はその
初期強度の約80%であり、セラミックスの疲労による
強度低下は極めて小さいことが解る。FIG. 8 shows the delayed fracture strength and fatigue strength of ceramics (silicon nitride) as measured by metal (alloy steel, JIS standard SCM4).
It is a graph shown in comparison with the fatigue strength of 15). According to FIG. 8, the strength decrease due to metal fatigue is relatively large, whereas the fatigue strength of ceramics after 10 8 times is about 80% of its initial strength, and the strength decrease due to ceramic fatigue is extremely small. I understand.
【0012】上述の前者(請求項1)の構成によれば、
キーは内側歯車部材及び外側歯車部材と共働してそれら
の連結状態を制御するメカニカルヒューズ装置を構成し
ており、キーは疲労による強度低下が極めて小さいセラ
ミックスにて構成されているので、キーに比較的高い荷
重が繰り返し作用する状況にて歯車が長期間に亘り使用
されても、キーはそれに作用する荷重が設定荷重を大幅
に下まわる状況に於ては破断せず、また内側歯車部材及
び外側歯車部材は互いに面接触することなくキーにより
一体的に連結されているので、二つの部材が面接触して
いる場合に比してこれらの部材の間の摩擦力の変動幅が
小さく、キーが破断する際の二つの部材間の伝達トルク
が所定値より大幅にずれることがなく、これによりキー
は内側歯車部材と外側歯車部材との間に作用する荷重が
正確に設定荷重になった段階に於て破断し、従ってメカ
ニカルヒューズ装置を長期間に亘り所期の設計通りに作
動させることが可能になる。[0012] According to the former configuration (claim 1),
The key constitutes a mechanical fuse device that cooperates with the inner gear member and the outer gear member to control the connection state between them.The key is made of ceramics whose strength decrease due to fatigue is extremely small. even gear is used for a long time under the condition that act repeatedly relatively high loads, the keys will not break at a situation falls below greatly setting load load acting on it, also the inner gear member及
The outer and outer gear members are keyed without surface contact
Because they are integrally connected, the two members come into face contact
The fluctuation range of the frictional force between these members
Small, transmitted torque between two members when the key breaks
Does not deviate significantly from the specified value,
Is the load acting between the inner gear member and the outer gear member.
It breaks at the stage when the set load is accurately reached, so that the mechanical fuse device can be operated as intended for a long period of time.
【0013】また上述の前者の構成によれば、メカニカ
ルヒューズ装置は互いに共働して一つの歯車を構成する
内側歯車部材及び外側歯車部材の連結部に設けられるの
で、歯車とシャフトの如き他の部材との連結部にメカニ
カルヒューズ装置が組込まれる場合の如く、歯車や他の
部材の寸法や形状を変更する必要もなくなる。Further, according to the former configuration, since the mechanical fuse device is provided at the connecting portion of the inner gear member and the outer gear member which cooperate with each other to form one gear, another mechanical fuse such as a shaft is provided. It is not necessary to change the size and shape of the gears and other members as in the case where a mechanical fuse device is incorporated in a connection portion with a member.
【0014】特に上述の後者(請求項2)の構成によれ
ば、キーに作用する荷重が設定荷重以上になることによ
ってキーが破断した場合にも、内側歯車部材及び外側歯
車部材が軸線に沿って互いに他に対し相対変位しないの
で、内側歯車部材又は外側歯車部材が脱落してこれらの
歯車部材及び他の部材が損傷される虞れが確実に低減さ
れる。In particular, according to the latter configuration (claim 2), even when the key is broken due to the load acting on the key being equal to or greater than the set load, the inner gear member and the outer gear member are arranged along the axis. As a result, since the inner gear member or the outer gear member falls off and these gear members and other members are damaged, the possibility of damage is reduced.
【0015】[0015]
【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
【0016】図1は本発明によるメカニカルヒューズ装
置を備えた歯車装置が適用された電動式パワーステアリ
ング装置を示す概略構成図、図2は図1に示された従動
歯車の第一の実施例の要部を一部破断して示す拡大部分
斜視図、図3は図2に示された第一の実施例の要部を示
す拡大部分縦断面図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an electric power steering apparatus to which a gear device having a mechanical fuse device according to the present invention is applied, and FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the driven gear shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged partial longitudinal sectional view showing an essential part of the first embodiment shown in FIG.
【0017】図1に於て、10は上端にステアリングホ
イール12が固定されたステアリングシャフトを示して
いる。ステアリングシャフト10は途中に操舵トルクを
検出するトルクセンサ14を有し、下端にてラック・ア
ンド・ピニオン式ステアリング装置16のピニオンシャ
フトに連結されている。またステアリングシャフト12
にはトルクセンサ14と下端との間にて後述の如く従動
歯車18が固定されており、従動歯車18はモータ20
により駆動される駆動歯車22と噛合している。モータ
20の回転はトルクセンサ14及び図には示されていな
い他のセンサによる検出結果に基づき電子制御装置24
によって制御され、これにより少なくとも操舵トルクに
応じて補助操舵力を発生するようになっている。In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a steering shaft having a steering wheel 12 fixed to an upper end. The steering shaft 10 has a torque sensor 14 for detecting a steering torque on the way, and is connected at its lower end to a pinion shaft of a rack-and-pinion type steering device 16. Also, the steering shaft 12
A driven gear 18 is fixed between the torque sensor 14 and the lower end as described later, and the driven gear 18
And the driving gear 22 driven by the The rotation of the motor 20 is controlled by the electronic control unit 24 based on the detection results of the torque sensor 14 and other sensors not shown.
Thus, an auxiliary steering force is generated according to at least the steering torque.
【0018】図2及び図3に示されている如く、従動歯
車18は互いに嵌合する実質的に円板状をなす内側歯車
部材26と実質的に円環状をなす外側歯車部材28とよ
りなっている。図には示されていないが、内側歯車部材
26はその中央部にて従動歯車18の軸線に沿って延在
するシャフトに固定され又はシャフトと一体に形成され
ており、外側歯車部材28の外周面には従動歯車の軸線
の周りに配列された複数個の歯30が設けられている。
また内側歯車部材26は従動歯車18の軸線に対し同心
の実質的に円筒状の外周面32を有し、外側歯車部材2
8は軸線に対し同心の内周面34にて外周面32に対向
しており、外周面32及び内周面34は極僅かなクリア
ランスにて互いに隔置されている。As shown in FIGS. 2 and 3, the driven gear 18 includes a substantially disk-shaped inner gear member 26 and a substantially annular outer gear member 28 that are fitted together. ing. Although not shown in the figure, the inner gear member 26 is fixed at a central portion thereof to a shaft extending along the axis of the driven gear 18 or is formed integrally with the shaft. The face is provided with a plurality of teeth 30 arranged around the axis of the driven gear.
The inner gear member 26 has a substantially cylindrical outer peripheral surface 32 concentric with the axis of the driven gear 18, and the outer gear member 2
Numeral 8 is opposed to the outer peripheral surface 32 at an inner peripheral surface 34 concentric with the axis, and the outer peripheral surface 32 and the inner peripheral surface 34 are separated from each other by a very small clearance.
【0019】内側歯車部材26の外周面32には実質的
に径方向に延在し軸線の周りに等間隔にて互いに隔置さ
れた第一のキー溝としての複数個の断面矩形の窪み36
が設けられており、各窪み36の周りにはリセス38が
設けられている。一方外側歯車部材28の内周面34に
は窪み36に対応して第二のキー溝としての複数個の断
面矩形のキー溝40が設けられており、各キー溝は外側
歯車部材の下面28Aまで延在している。The outer peripheral surface 32 of the inner gear member 26 has a plurality of rectangular recesses 36 as a first keyway extending substantially radially and equally spaced from one another about an axis.
Are provided, and a recess 38 is provided around each recess 36. On the other hand, the inner peripheral surface 34 of the outer gear member 28 is provided with a plurality of rectangular cross-sectional key grooves 40 as second key grooves corresponding to the depressions 36. Each key groove is formed on the lower surface 28A of the outer gear member. Extends to
【0020】各窪み36及びキー溝40内にはそれぞれ
実質的に断面矩形の棒状をなすセラミックス製のキー4
2が挿入されており、キー42は窪み36及びキー溝4
0に対し焼嵌め又は樹脂コーティングされた状態での圧
入等により固定され、これにより内側歯車部材26及び
外側歯車部材28を一体的に連結し、これらの部材と共
働してメカニカルヒューズ装置44を構成している。In each of the recesses 36 and the key grooves 40, a ceramic key 4 having a substantially rectangular cross section is formed.
2 is inserted, and the key 42 has the recess 36 and the keyway 4
The inner gear member 26 and the outer gear member 28 are integrally connected to each other by shrink fitting or press fitting in a resin-coated state, and the mechanical fuse device 44 is cooperated with these members. Make up.
【0021】図4乃至図6はそれぞれ本発明による歯車
の第二乃至第四の実施例のキーが設けられていない部分
を一部破断して示す拡大部分斜視図である。尚図4乃至
図6に於て、図2及び図3に対応する部分にはこれらの
図に於て付された符号と同一の符号が付されている。FIGS. 4 to 6 are enlarged partial perspective views showing parts of the gears according to the second to fourth embodiments of the present invention, in which the keys are not provided. In FIGS. 4 to 6, parts corresponding to those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.
【0022】図4に示された第二の実施例に於ては、外
側歯車部材28の内周面34は第一の実施例の場合と同
様実質的に円筒形をなしているが、内側歯車部材26の
外周面32は従動歯車の軸線に対し互いに逆方向に傾斜
した二つの円錐面よりなり、二つの円錐面は互いに共働
して径方向外方へ突出する凸部46を郭定している。凸
部46はその先端にて内周面34に実質的に線接触の状
態にて軽く当接している。In the second embodiment shown in FIG. 4, the inner peripheral surface 34 of the outer gear member 28 has a substantially cylindrical shape as in the first embodiment, while The outer peripheral surface 32 of the gear member 26 is formed of two conical surfaces inclined in opposite directions with respect to the axis of the driven gear, and the two conical surfaces cooperate with each other to define a convex portion 46 protruding radially outward. doing. The protruding portion 46 is lightly in contact with the inner peripheral surface 34 at its distal end in a substantially linear contact state.
【0023】図5に示された第三の実施例に於ては、内
側歯車部材26の外周面32及び外側歯車部材28の内
周面34はそれぞれ第二の実施例の外周面及び内周面と
同一の形態をなしているが、内側歯車部材の下面26A
及び外側歯車の上面28Bにはそれぞれ複数個のタブ4
8及び50が例えば溶接により固定されている。タブ4
8及び50はそれぞれ従動歯車の軸線の周りに等間隔に
て互いに隔置され径方向に延在している。またタブ48
及び50はそれぞれ先端にて外側歯車部材28の下面2
8A及び内側歯車部材26の上面26Bにそれらより極
く僅かに隔置された状態にて対向しており、これにより
従動歯車の軸線に沿う内側歯車部材及び外側歯車部材の
相対変位を規制する相対変位規制手段を郭定している。In the third embodiment shown in FIG. 5, the outer peripheral surface 32 of the inner gear member 26 and the inner peripheral surface 34 of the outer gear member 28 correspond to the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the second embodiment, respectively. Surface and the lower surface 26A of the inner gear member.
And a plurality of tabs 4 on the upper surface 28B of the outer gear.
8 and 50 are fixed, for example, by welding. Tab 4
Numerals 8 and 50 are respectively spaced equidistantly around the axis of the driven gear and extend radially. Tab 48
And 50 are the lower surfaces 2 of the outer gear member 28 at the respective ends.
8A and the upper surface 26B of the inner gear member 26 at a distance slightly smaller than the upper surface 26B, thereby restricting the relative displacement of the inner gear member and the outer gear member along the axis of the driven gear. The displacement regulating means is defined.
【0024】図6に示された第四の実施例に於ては、内
側歯車部材26の外周面32は第二及び第三の実施例の
外周面と同一の形態をなしているが、外側歯車部材28
の内周面34は従動歯車の軸線に沿って延在する円筒面
と軸線に対し傾斜した円錐面とよりなっており、凸部4
6は円筒面と円錐面とが交差した部分に実質的に線接触
の状態にて軽く当接している。かくして凸部46及び内
周面34の円錐面は互いに共働して外側歯車部材28が
内側歯車26に対し軸線に沿って図にて下方へ相対変位
することを規制する相対変位規制手段を構成している。[0024] Te is at the fourth embodiment shown in FIG. 6, but the outer peripheral surface 3 2 of the inner gear member 26 forms the same form and the outer peripheral surface of the second and third embodiment, Outer gear member 28
The inner peripheral surface of the 3 4 has become more and conical surface oblique to the cylindrical surface with the axis extending along the axis of the driven gear, the convex portion 4
Numeral 6 lightly abuts a portion where the cylindrical surface and the conical surface intersect in a substantially line contact state. Thus the conical surface of the projection 46 and the inner circumferential surface 3 4 mutually cooperate to the relative displacement regulating means for regulating that the outer gear member 28 displaced relative to the inner gear 26 downward in the figure along the axis Make up.
【0025】図7は本発明による歯車の第五の実施例の
要部を一部破断して示す拡大部分縦断面図である。尚図
7に於て、図2及び図3に対応する部分にはこれらの図
に於て付された符号と同一の符号が付されている。FIG. 7 is an enlarged partial longitudinal sectional view showing a main part of a fifth embodiment of the gear according to the present invention. In FIG. 7, portions corresponding to those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.
【0026】この第五の実施例に於ては、内側歯車部材
26の外周面32は従動歯車18の軸線に沿って延在し
径方向に互いに隔置された二つの円筒面と、軸線に垂直
に延在し二つの円筒面を接続する平面とよりなってい
る。同様に外側歯車部材28の内周面34は従動歯車の
軸線に沿って延在し径方向に互いに隔置された二つの円
筒面と、軸線に垂直に延在し二つの円筒面を接続する平
面とよりなっている。外周面32及び内周面34の円筒
面及び平面は互いに隔置された状態にて対向している。In the fifth embodiment, the outer peripheral surface 32 of the inner gear member 26 extends along the axis of the driven gear 18 and has two cylindrical surfaces spaced apart from each other in the radial direction. It consists of a plane that extends vertically and connects two cylindrical surfaces. Similarly, the inner circumferential surface 34 of the outer gear member 28 extends along the axis of the driven gear and is radially spaced apart from two cylindrical surfaces and extends perpendicular to the axis and connects the two cylindrical surfaces. It consists of a plane. The cylindrical surface and the flat surface of the outer peripheral surface 32 and the inner peripheral surface 34 face each other while being spaced from each other.
【0027】外周面32の下面26Aの側の円筒面には
径方向外方へ突出する凸部46と同様の円環状の凸部5
2が設けられており、外周面32の平面には従動歯車の
軸線の周りに環状に延在し内周面34の平面へ向けて突
出する円環状の凸部54が設けられている。凸部52及
び54はそれぞれ内周面34の対応する円筒面及び平面
に実質的に線接触の状態にて軽く当接している。On the cylindrical surface on the side of the lower surface 26A of the outer peripheral surface 32, an annular convex portion 5 similar to the convex portion 46 protruding radially outward.
2 is provided, an annular protrusion 54 that protrudes toward the plane of the inner peripheral surface 34 extends annularly about the axis of the driven gear is provided on the plane of the outer circumferential surface 32. The protrusions 52 and 54 lightly abut substantially cylindrical contact with the corresponding cylindrical surface and the plane of the inner peripheral surface 34, respectively.
【0028】図示の如く内側歯車部材26及び外側歯車
部材28の軸線方向に互いに重なり合う部分26C及び
28Cは凸部54と共働して外側歯車部材28が内側歯
車部材26に対し図にて下方へ相対変位することを規制
する相対変位規制手段を構成している。また部分26C
及び28Cはそれぞれ第一及び第二のキー溝としての複
数個の貫通孔56及び58が互いに軸線方向に整合して
設けられている。各組の貫通孔56及び58には実質的
に丸棒状のセラミックス製のキー42が焼嵌め又は樹脂
コーティングされた状態での圧入等により挿入され固定
されており、これによりキー42は部分26C及び28
Cと共働して内側歯車部材26及び外側歯車部材28を
一体的に連結するメカニカルヒューズ装置44を構成し
ている。The mutually overlapping portions 26C and 28C in the axial direction of the inner as shown gear member 26 and the outer gear member 28 downward outer gear member 28 in cooperation with the convex portion 54 is in view against the inner gear member 26 It constitutes a relative displacement restricting means for restricting relative displacement. Also part 26C
And 28C are provided with a plurality of through holes 56 and 58 as first and second key grooves, respectively, which are aligned with each other in the axial direction. In each set of through-holes 56 and 58, a substantially round ceramic key 42 is inserted and fixed by shrink-fitting or press-fitting in a resin-coated state. 28
The mechanical fuse device 44 cooperates with C to integrally connect the inner gear member 26 and the outer gear member 28.
【0029】図示の各実施例に於て、パワーステアリン
グ装置が正常に作動しており、従動歯車18の内側歯車
部材26と外側歯車部材28との間に伝達されるトルク
が所定値未満であり、これにより内側歯車部材26及び
外側歯車部材28によりキー42に与えられる負荷が最
大許容負荷以下であるときには、キーは破断せず、これ
により内側歯車部材26及び外側歯車部材28は互いに
一体的に連結された状態に維持され、モータ20の駆動
力が駆動歯車22及び従動歯車18を経てステアリング
シャフト10へ確実に伝達される。In each of the illustrated embodiments, the power steering device operates normally, and the torque transmitted between the inner gear member 26 and the outer gear member 28 of the driven gear 18 is less than a predetermined value. Accordingly, when the load applied to the key 42 by the inner gear member 26 and the outer gear member 28 is equal to or less than the maximum allowable load, the key does not break, whereby the inner gear member 26 and the outer gear member 28 are integrated with each other. The connected state is maintained, and the driving force of the motor 20 is reliably transmitted to the steering shaft 10 via the driving gear 22 and the driven gear 18.
【0030】これに対しパワーステアリング装置にモー
タロックの如き異常が生じ、従動歯車18の内側歯車部
材26と外側歯車部材28との間に於ける伝達トルクが
所定値以上になり、キー42の負荷が設定破断負荷以上
になると、キーは内側歯車部材26と外側歯車部材28
との間に対応する位置にて破断し、これにより内側歯車
部材及び外側歯車部材の連結状態が解除され、二つの部
材は従動歯車の軸線の周りに自由に相対回転し得るよう
になり、これによりパワーステアリング装置はマニュア
ルステアリング装置に切換えられる。On the other hand, an abnormality such as a motor lock occurs in the power steering device, the transmission torque between the inner gear member 26 and the outer gear member 28 of the driven gear 18 becomes a predetermined value or more, and the load on the key 42 is increased. Is greater than or equal to the set breaking load, the key is moved to the inner gear member 26 and the outer gear member 28.
And the inner gear member and the outer gear member are disconnected from each other, so that the two members can freely rotate relative to each other about the axis of the driven gear. As a result, the power steering device is switched to the manual steering device.
【0031】この場合、キー42はセラミックスにて構
成されており、それに比較的高い負荷が繰返し作用して
も疲労による強度低下は極めて小さいので、キーに作用
する負荷が設定破断負荷を大幅に下まわる状況に於てキ
ーが破断することを確実に防止することができる。In this case, the key 42 is made of ceramics. Even if a relatively high load is repeatedly applied to the key 42, the strength decrease due to fatigue is extremely small. Therefore, the load acting on the key greatly reduces the set breaking load. It is possible to reliably prevent the key from breaking in a turning situation.
【0032】また内側歯車部材26と外側歯車部材28
との間に伝達されるトルクはキー42により伝達される
荷重と二つの部材の間の摩擦力との和として伝達され
る。上述の第一の実施例に於ては、二つの部材は互いに
接触しておらず、また第二乃至第五の実施例に於ては、
二つの部材は実質的に線接触の状態にて当接しており、
従って二つの部材が面接触している場合に比してこれら
の間の摩擦力の変動幅が小さいので、キー42が破断す
る際の二つの部材の間の伝達トルクが所定値より大幅に
ずれることを確実に防止することができる。The inner gear member 26 and the outer gear member 28
Is transmitted as the sum of the load transmitted by the key 42 and the frictional force between the two members. In the first embodiment described above, the two members are
Not in contact, also Te is at the first Ni乃 optimum fifth embodiment,
The two members abut in substantially line contact,
Therefore, since the fluctuation range of the frictional force between the two members is smaller than that in the case where the two members are in surface contact, the transmission torque between the two members when the key 42 breaks is largely shifted from a predetermined value. This can be reliably prevented.
【0033】更に上述の第三乃至第五の実施例によれ
ば、内側歯車部材26及び外側歯車部材28の相対変位
を規制する相対変位規制手段が設けられているので、キ
ー42が破断しても、外側歯車部材28が内側歯車部材
26より脱落することを確実に防止することができる。Further, according to the third to fifth embodiments, since the relative displacement regulating means for regulating the relative displacement between the inner gear member 26 and the outer gear member 28 is provided, the key 42 is broken. Also, it is possible to reliably prevent the outer gear member 28 from falling off from the inner gear member 26.
【0034】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例
が可能であることは当業者にとって明らかであろう。Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments may be included within the scope of the present invention. It will be clear to those skilled in the art that is possible.
【0035】例えば上述の実施例に於てはキー42には
切欠き溝が設けられていないが、上述の各実施例に於て
内側歯車部材26の外周面32と外側歯車部材28の内
周面34との間の部分に対応してキー42に切欠き溝が
設けられてもよい。For example, in the above embodiment, the key 42 is not provided with a notch groove, but in each of the above embodiments, the outer peripheral surface 32 of the inner gear member 26 and the inner peripheral surface of the outer gear member 28 are provided. A cutout groove may be provided in the key 42 corresponding to a portion between the surface 34.
【0036】また上述の実施例の歯車ははす歯歯車であ
るが、本発明の歯車は任意の外歯歯車であってよく、更
には内側歯車部材の内周面に複数個の歯が設けられた任
意の内歯歯車であってもよい。Although the gear of the above embodiment is a helical gear, the gear of the present invention may be any external gear, and a plurality of teeth may be provided on the inner peripheral surface of the inner gear member. Any internal gear may be used.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明の請求項1の構成によれば、キーは内側歯車部材及び
外側歯車部材と共働してそれらの連結状態を制御するメ
カニカルヒューズ装置を構成しており、キーは疲労によ
る強度低下が極めて小さいセラミックスにて構成されて
いるので、キーに比較的高い荷重が繰り返し作用する状
況にて歯車が長期間に亘り使用されても、キーはそれに
作用する荷重が設定荷重を大幅に下まわる状況に於ては
破断せず、また内側歯車部材及び外側歯車部材は互いに
面接触することなくキーにより一体的に連結されている
ので、二つの部材が面接触している場合に比してこれら
の部材の間の摩擦力の変動幅が小さく、キーが破断する
際の二つの部材間の伝達トルクが所定値より大幅にずれ
ることがなく、これによりキーは内側歯車部材と外側歯
車部材との間に作用する荷重が正確に設定荷重になった
段階に於て破断し、従ってメカニカルヒューズ装置を長
期間に亘り所期の設計通りに作動させることができる。As is apparent from the above description, according to the structure of the first aspect of the present invention, the key cooperates with the inner gear member and the outer gear member to control the connection between them. The key is made of ceramics whose strength decrease due to fatigue is extremely small, so even if the gear is used for a long time in a situation where a relatively high load is repeatedly applied to the key, the key will not It does not break when the load acting on it falls significantly below the set load, and the inner and outer gear members
They are integrally connected by a key without surface contact
Therefore, compared to when two members are in surface contact,
Key fluctuates due to the small fluctuation range of frictional force between members
The transmission torque between the two members greatly deviates from the specified value
Key, which allows the key to
At the stage when the load acting on the vehicle member reaches the set load exactly, the mechanical fuse device can be operated as intended for a long period of time.
【0038】また請求項1の構成によれば、メカニカル
ヒューズ装置は互いに共働して一つの歯車を構成する内
側歯車部材及び外側歯車部材の連結部に設けられ、歯車
自体に内蔵されているので、歯車とシャフトの如き他の
部材との連結部にメカニカルヒューズ装置を組込む必要
性を排除することができ、また歯車と他の部材との連結
部にメカニカルヒューズ装置を組込む場合の如く歯車や
他の部材の寸法や形状を変更する必要性を排除すること
ができる。According to the first aspect of the present invention, the mechanical fuse device is provided at the connecting portion of the inner gear member and the outer gear member which cooperate with each other to form one gear, and is incorporated in the gear itself. Therefore, it is possible to eliminate the necessity of incorporating a mechanical fuse device in a connection portion between a gear and a shaft or another member such as a shaft. Also, it is possible to eliminate the need for incorporating a mechanical fuse device in a connection portion between a gear and another member. It is possible to eliminate the need to change the size and shape of the member.
【0039】また上述の請求項2の構成によれば、キー
に作用する荷重が設定荷重以上になることによってキー
が破断した場合にも、内側歯車部材及び外側歯車部材が
軸線に沿って互いに他に対し相対変位しないので、内側
歯車部材又は外側歯車部材が脱落してこれらの歯車部材
及び他の部材が損傷される虞れを確実に低減することが
できる。According to the second aspect of the present invention, even when the key is broken due to the load acting on the key being equal to or greater than the set load, the inner gear member and the outer gear member are mutually separated along the axis. , The inner gear member or the outer gear member falls off, and the possibility that these gear members and other members are damaged can be reliably reduced.
【図1】本発明によるメカニカルヒューズ装置を備えた
歯車装置が適用された電動式パワーステアリング装置を
示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an electric power steering device to which a gear device provided with a mechanical fuse device according to the present invention is applied.
【図2】図1に示された従動歯車の第一の実施例の要部
を一部破断して示す拡大部分斜視図である。FIG. 2 is an enlarged partial perspective view showing a main part of the driven gear shown in FIG.
【図3】図2に示された第一の実施例の要部を示す拡大
部分縦断面図である。FIG. 3 is an enlarged partial longitudinal sectional view showing a main part of the first embodiment shown in FIG. 2;
【図4】本発明による歯車の第二の実施例のキーが設け
られていない部分を一部破断して示す拡大部分斜視図で
ある。FIG. 4 is an enlarged partial perspective view showing a portion of the gear according to the second embodiment of the present invention where a key is not provided;
【図5】本発明による歯車の第三の実施例のキーが設け
られていない部分を一部破断して示す拡大部分斜視図で
ある。FIG. 5 is an enlarged partial perspective view showing a part of the third embodiment of the gear according to the present invention, in which a key is not provided, in a partially broken manner.
【図6】本発明による歯車の第四の実施例のキーが設け
られていない部分を一部破断して示す拡大部分斜視図で
ある。FIG. 6 is an enlarged partial perspective view showing a part of the gear according to the fourth embodiment of the present invention, in which a key is not provided;
【図7】本発明による歯車の第五の実施例の要部を示す
拡大部分縦断面図である。FIG. 7 is an enlarged partial longitudinal sectional view showing a main part of a fifth embodiment of the gear according to the present invention.
【図8】セラミックスの疲労強度を金属の疲労強度と比
較して示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the fatigue strength of ceramics in comparison with the fatigue strength of metal.
10…ステアリングシャフト 16…ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置 18…従動歯車 22…駆動歯車 26…内側歯車部材 28…外側歯車部材 36…窪み 40…キー溝 42…キー 48、50…タブ 56、58…貫通孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Steering shaft 16 ... Rack-and-pinion type steering device 18 ... Driven gear 22 ... Drive gear 26 ... Inner gear member 28 ... Outer gear member 36 ... Depression 40 ... Key groove 42 ... Key 48, 50 ... Tab 56, 58 … Through hole
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−69538(JP,A) 特開 平1−188727(JP,A) 特開 平2−309008(JP,A) 実開 昭57−169849(JP,U) 実開 昭63−33709(JP,U) 実開 昭63−68525(JP,U) 実開 平1−60027(JP,U) 実開 平3−103(JP,U) 実開 平3−7559(JP,U) 米国特許5873784(US,A) 西独国特許出願公開4437452(DE, A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 35/10,55/17 B62D 5/04 Continuation of the front page (56) References JP-A-59-69538 (JP, A) JP-A-1-188727 (JP, A) JP-A-2-309008 (JP, A) Jpn. , U) Fully open 1988-33709 (JP, U) Fully open 1988-6,525 (JP, U) Fully open 1-60027 (JP, U) Fully open, 3-103 (JP, U) Fully open 3-7559 (JP, U) U.S. Pat. No. 5,873,784 (US, A) West German Patent Application No. 4437452 (DE, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F16H 35 / 10,55 / 17 B62D 5/04
Claims (2)
溝を有する内側歯車部材と、前記内側歯車部材に嵌合し
軸線に対し同心の内周面にて前記外周面に対向し前記第
一のキー溝に整合する第二のキー溝を有する外側歯車部
材と、前記内側歯車部材の内周部及び前記外側歯車部材
の外周部の少くとも一方に設けられ前記軸線の周りに配
列された複数個の歯と、前記第一及び第二のキー溝に挿
入され前記内側歯車部材及び前記外側歯車部材をトルク
伝達可能に連結するキーとを有し、前記キーはセラミッ
クスにて構成され、前記内側歯車部材及び前記外側歯車
部材は互いに面接触することなく前記キーにより一体的
に連結されており、前記キーは前記内側歯車部材と前記
外側歯車部材との間に伝達される荷重が所定値以上にな
ると破断して前記内側歯車部材及び前記外側歯車部材の
連結状態を解除するよう構成された歯車。An inner gear member having an outer peripheral surface concentric with the axis and having a first keyway; and an inner peripheral surface fitted to the inner gear member and concentric with the axis and opposed to the outer peripheral surface. An outer gear member having a second keyway aligned with the first keyway, and at least one of an inner peripheral portion of the inner gear member and an outer peripheral portion of the outer gear member provided around the axis. a plurality of teeth arranged, it is inserted into the first and second keyway and a key for connecting the inner gear member and said outer gear member to transmit the torque, constituted by the key ceramics The inner gear member and the outer gear
The members are integrated by the key without surface contact with each other
It is connected to said key releases the connected state of the inner gear member and said outer gear member load transmitted is broken and becomes greater than a predetermined value between the outer gear member and the inner gear member Gears configured as follows.
線に沿う前記内側歯車部材及び前記外側歯車部材の相対
変位を規制する相対変位規制手段を有していることを特
徴とする歯車。2. The gear according to claim 1, further comprising a relative displacement regulating means for regulating a relative displacement of said inner gear member and said outer gear member along said axis. gear.
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---|---|---|---|
JP30335393A JP3077481B2 (en) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | Gear with mechanical fuse device |
DE4437452A DE4437452A1 (en) | 1993-10-25 | 1994-10-19 | Mechanical safety interrupt which employs a ceramic interrupter element |
US08/831,949 US5873784A (en) | 1993-10-25 | 1997-04-02 | Power steering system having a mechanical safety breaker |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP30335393A Expired - Fee Related JP3077481B2 (en) | 1993-10-25 | 1993-11-09 | Gear with mechanical fuse device |
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JP2009269468A (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-19 | Jtekt Corp | Vehicular steering device |
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1993
- 1993-11-09 JP JP30335393A patent/JP3077481B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH07133856A (en) | 1995-05-23 |
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