JP3607367B2 - 電動パワーステアリング装置における伝達トルク制限機構 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置における伝達トルク制限機構におけるもので、特に、異常が発生した場合に、2組の遊星歯車式減速機における一方のリングギアをスリップ回転させて、電動パワーステアリング装置の破損を防止又は、電動パワーステアリング装置のマニュアルステアリングを確保することのできる伝達トルク制限機構であって、そのスリップ回転時においてトルク変動が生じないようにしたことを特徴とするものである。
【0002】
【従来の技術】
図3は、一般的なラックアンドピニオン式の電動パワーステアリング装置の全体図を示し、図4は、電動モーターmと減速機30からなる電動駆動部を示すものである。
車輪1は、ナックルアーム2を介して操舵リンク3に連結している。この操舵リンク3にはラック4を形成するとともに、このラック4には、ピニオン軸5に形成したピニオン5aと、減速機30の出力軸6に設けた第2のピニオン7とをかみ合せている。
この減速機30は、電動モーターm側に位置するA列側遊星歯車列と、出力軸6側に位置するB列側遊星歯車列と、減速機ハウジング8の内周側に設置されたA列側リングギア9とB列側リングギア10とから構成されている。B列側リングギア10は複数のピン24によってその回転を規制されている。一方A列側リングギア9は、摩擦式伝達トルク制限機構20のスプリング22により押し付けられるパッド21との間の摩擦力により、その回転を規制されている。図中、符号23はスプリング22の弾性力を調節するアジャストスクリューである。
【0003】
このA列側遊星歯車列は、電動モーターmの回転軸11に固定されたA列側サンギア12と、A列側プラネットギア13と、A列側リングギア9と、A列側キャリア15とから構成されている。
A列側プラネットギア13は、A列側サンギア12に噛み合うとともに、A列側リングギア9にも噛み合い、上記A列側サンギア12からの回転力により自転しながらA列側サンギア12の回りを公転する。A列側キャリア15は、A列側プラネットギア13にベアリング14を介して連結され、A列側プラネットギア13の自転を許容するとともに、A列側プラネットギア13の公転にともなって回転する。
【0004】
また、B列側遊星歯車列は、上記A列側キャリア15に固定されたB列側サンギア16と、このB列側サンギア16及び上記B列側リングギア10の両方に噛み合うB列側プラネットギア17と、このB列側プラネットギア17にベアリング18を介して連結されたB列側キャリア19とから構成されている。
B列側プラネットギア17は、B列側サンギア16からの回転力により自転するとともに、上記B列側リングギア10に沿ってB列側サンギア16の回りを公転し、B列側キャリア19は、B列側プラネットギア17の自転を許容するとともに、B列側プラネットギア17の公転にともなって回転する。
なお、B列側キャリア19は出力軸6に固定され、A列側キャリア15とB列側サンギア16をA列側プラネットギア13とB列側プラネットギア17とで支持している。
【0005】
ステアリングホィール25の操舵により、入力軸26を回すと、それに関連してピニオン軸5が回転しようとするが、このとき車輪1の接地抵抗のためにラック4が移動しがたいのでピニオン5aが回転しない。このようにピニオン5aが回転しないと、そこに操舵トルクに応じたひずみが発生するが、このひずみは図示していない歪センサで検出されてコントローラCに伝達される。
そして、このコントローラCは、上記歪センサーからの信号に応じて上記ハンドルの操舵力を軽減すべく電動モーターmを回転させる。このように電動モーターmが回転すれば、その回転軸11とともにA列側サンギア12が回転する。このA列側サンギア12の回転により、A列側プラネットギア13が、自転するとともにA列側リングギア9に沿ってA列側サンギア12の回りを公転する。このようなA列側プラネットギア13の公転によりA列側キャリア15が回転する。A列側キャリア15が回転すれば、B列側サンギア16が回転するとともに、その回転にともなってB列側プラネットギア17が自転しながらB列側リングギア10に沿ってB列側サンギア16の回りを公転する。B列側プラネットギア17の公転により、B列側キャリア19が回転し、さらに出力軸6が回転する。このような作用により電動モーターm側の回転が減速された状態で出力軸6側に伝達される。
【0006】
上記のようにして出力軸6が回転すれば、それに固定した第2のピニオン7も回転してラック4を左右いずれかに移動するパワーアシスト力を発生して軽く車輪1を転舵させる。
A列側リングギア9の回転規制は、摩擦式伝達トルク制限機構20により、行っている。図5に示すように、パッド21と反対側の減速機ハウジング8の内周面に押し付けられ、平常時には、リングギア9とハウジング8が接点Pで接触して止まっている。
このような構成としたのは、電動パワーステアリング装置に万一異常が発生した場合には、リングギア9がパッド21との間の摩擦力に抗して回転できるようになっていなければならないからである。この時の設定トルク値は、アジャストスクリュー23により、スプリング22の弾性力を調整することで、設定している。
例えば、万一モーターmが破損してモーター回転軸11が固着してしまうようなことがあると、出力軸6のピニオン7と噛み合うラック4に機械的ロック状態が発生して、操舵不能に陥るおそれを生じるが、このようなモーターmのアシスト力が得られない状態であっても、ステアリングホイール25の操舵によるラック4の移動を許容してマニュアルステアリングを保証すべく、上記A列側リングギア9のスリップ回転が行われたり、または、モーターmが正常に回転していても、その回転によるラック4の移動方向と逆に車輪からのキックバック等による衝撃力がラック4に加えられ、ピニオン7を介して出力軸6が逆転させられるような場合に、減速機30が破損してしまうことを防止するために、上記A列側リングギア9のスリップ回転が行われるようにしてある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
平常時には、A列側リングギア9は、図5に示す状態であるが、上記のような電動パワーステアリング装置の異常が発生して、例えば、A列側リングギア9が、左方向にスリップ回転することになった場合には、リングギア9の接点がハウジング8の内周に沿って右回りに移動変位する。
図6に示すように、リングギア9がスリップ回転すると、ハウジング8との接点がPからQへ移動し、リングギア9の中心もO3からO4に移動する。
このように、リングギア9の接点位置が変化してしまうと、その分パッド21を附勢しているスプリング22が圧縮を受け、その設定荷重、即ち、設定トルク値が変化することになり、操舵フィーリングがばらついて安定しない。
そこで、本発明の目的は、電動パワーステアリング装置に万一異常が発生した場合に、リングギアのひとつがスリップ回転して安全を保つ際、初期のスリップトルクの設定値のばらつきを無くし、安定した操舵フィーリングを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電動モーターの回転軸と車輪に連繋されたラックに噛み合うピニオンを設けた出力軸との間に、2組のサンギアとリングギア及びプラネットギアとからなるA列、B列の遊星歯車式減速機を備えた電動パワーステアリング装置において、上記A列側リングギアとB列側リングギアは、それぞれ減速機ハウジング内に回転自在と回転不能に組み込まれると共に、A列側リングギアに対するハウジングにはパッド収容穴を形成して、このパッド収容穴にA列側リングギアの外周面に当接するパッドと、これをA列側リングギアの外周面に押して付けてA列側リングギアの回転を規制する弾性手段とを設け、上記A列側リングギアの回転を、平常時は規制する一方、過負荷が作用した時には許容するようにした電動パワーステアリング装置を前提とするものである。
第1の発明の伝達トルク制限機構は、上記A列側リングギアを収容した減速機ハウジング内面の上記パッドに対向する位置には、円周方向に延びる凹溝を設けて、A列側リングギアの外周面がハウジング内面と凹溝両端の2点で接触するよう構成したことを特徴とする。
第2の発明の伝達トルク制限機構は、上記A列側リングギアの中心線を減速機ハウジング中心から偏心させると同時に、ハウジング内面とリングギア外周面との接触点も、上記偏心方向に偏心した位置となし、さらに、上記パッドの軸線をハウジング中心からA列側リングギア中心と反対側に偏心させると共に、パッド接触面をパッド軸線に対し非対称として、パッドの押付附勢力が上記A列側リングギア外周面とハウジング内面との偏心接触点に向けられるよう構成したことを特徴とする。
【0009】
【作用】
第1の発明では、減速機ハウジング内壁のパッドと対向する位置に円周方向に延びる凹溝を設けたので、リングギアの外周面が凹溝両端の2点で支持され、リングギアがスリップ回転する際の、2個の接点位置は変化しない。
第2の発明では、リングギアの中心を減速機ハウジング中心から偏心させると同時に、リングギアとハウジングとの接触点も、上記偏心方向に偏心させ、パッドは、そのリングギア当接面を軸線に対して非対称として、パッドの附勢力がリングギアとハウジングとの偏心接触点に向け作用するためリングギアはハウジングとの接触点が移動するような転がり運動をすることはできない。
【0010】
【実施例】
図1に示す第1実施例は、減速機ハウジング8の内周面のパッド21と対向する位置に円周方向に延びる凹溝27を形成し、A列側リングギア9を上記凹溝27の両端の接触点Rと接触点Sの2点で接触させた以外は、従来例と同様である。なお、Oはハウジング8の中心を示し、O1はリングギア9の中心を示す。
このA列側リングギア9は、スリップ回転しても3点支持状態を保つので、接触点R、Sは、移動せず、パッド21との距離も変化しない。
このため、スプリング22によるスリップトルク設定値の変化が無く、リングギア9のスリップ回転時のスリップトルク値が安定する。
また、凹溝27を形成したことで、接触点R、Sの位置が決まるので、組立時に接触が安定するようにする必要もなく、組立性も向上するし、ハウジング8の内周面の接触点R、S以外の部分は、リングギア9と接触しないので、高精度で仕上げる必要もない。
【0011】
図2に示す第2実施例は、減速機ハウジング8に対するリングギア9の接触点を偏心させると共に、パッド21の軸線aをリングギア9の中心O2と反対側に偏心dさせてパッド接触面の形状を図のように非対称に形成した以外は、従来例と同様である。
パッド21は、リングギア9の外周面に対する接触面の形状をその中心軸線aに対して非対称の形状とし、リングギア9は、ハウジング8のパッド中心軸線aから偏心した接触点Tでハウジング8と接触している。リングギア9とのパッド21との接触面の両端をそれぞれ接触端U、Vとするとき、円弧面UVを介して、リングギア9の外周面に作用する押付附勢力が上記偏心接触点Tに集中するようにパッド21の形状を形成している。
この実施例において、ハウジング8とリングギア9との接触点Tが移動するためには、リングギア9が、パット21の接触端Uを離れて接触端Vのみと接触するか、接触端Vを離れて接触端Uのみと接触するかしなければならない。
【0012】
例えば、リングギア9が接触端Uを離れようとする場合を考えると、パッド中心軸線aに対して非対称の接触面を押し上げる力は、対称的な場合に比べてはるかに大きくなることは明らかであり、接触端Uから接触端Vまで接触面が移動してパッド21を押し上げる力は従来の対称的なパッド接触面の場合に比べ2倍以上となり、その分リングギア9のスリップ回転を規制できることになる。
一方、リングギア9が接触端Vを離れようとする場合は、上記と逆のパッ接触面の移動となるが、そのパッド21の押し上げ力は同様に大きく、従って、その分リングギア9のスリップ回転を規制できることもまた同じである。
【0013】
【発明の効果】
第1、第2の発明によれば、伝達トルク制限機構により回転を規制されているリングギアの中心が、リングギアにスリップ回転時にも移動することが無いので、スリップトルク設定値が変化することがなく、初期の設定トルクを維持することができる。従って、操舵フィーリングが安定する。
第1の発明では、ハウジング内周に円周方向の凹溝を形成するだけで、凹溝両端の2接触点でリングギアを支持するようにしたので、ハウジング内周面の加工精度を高くする必要が無くなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例のリングギア部分の断面図である。
【図2】第2実施例のリングギア部分の断面図である。
【図3】一般的な電動パワーステアリング装置の全体図である。
【図4】一般的な電動パワーステアリング装置における遊星歯車式減速機と伝達トルク制限機構の断面図である。
【図5】従来例のリングギア部分の断面図であり、平常状態を示す図である。
【図6】従来例のリングギア部分の断面図であり、リングギアのスリップ回転時を示す図である。
【符号の説明】
1 車輪
4 ラック
6 出力軸
7 ピニオン
8 ハウジング
9 A列側リングギア
10 B列側リングギア
11 回転軸
12 A列側サンギア
13 A列側プラネットギア
16 B列側サンギア
17 B列側プラネットギア
21 パッド
22 スプリング
27 凹溝
30 減速機
m モーター
R、S、T 接触点
U、V 接触端
a 軸線
O1、O2 リングギア中心
O ハウジング中心
Claims (2)
- 電動モーターの回転軸と車輪に連繋されたラックに噛み合うピニオンを設けた出力軸との間に、2組のサンギアとリングギア及びプラネットギアとからなるA列、B列の遊星歯車式減速機を備えた電動パワーステアリング装置において、上記A列側リングギアとB列側リングギアは、それぞれ減速機ハウジング内に回転自在と回転不能に組み込まれると共に、A列側リングギアに対するハウジングにはパッド収容穴を形成して、このパッド収容穴にA列側リングギアの外周面に当接するパッドと、これをA列側リングギアの外周面に押して付けてA列側リングギアの回転を規制する弾性手段とを設け、上記A列側リングギアの回転を、平常時は規制する一方、過負荷が作用した時には許容するようにし、かつ、上記A列側リングギアを収容した減速機ハウジング内面の上記パッドに対向する位置には、円周方向に延びる凹溝を設けて、A列側リングギアの外周面がハウジング内面と凹溝両端の2点で接触するよう構成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置における伝達トルク制限機構。
- 電動モーターの回転軸と車輪に連繋されたラックに噛み合うピニオンを設けた出力軸との間に、2組のサンギアとリングギア及びプラネットギアとからなるA列、B列の遊星歯車式減速機を備えた電動パワーステアリング装置において、上記A列側リングギアとB列側リングギアは、それぞれ減速機ハウジング内に回転自在と回転不能に組み込まれると共に、A列側リングギアに対するハウジングにはパッド収容穴を形成して、このパッド収容穴にA列側リングギアの外周面に当接するパッドと、これをA列側リングギアの外周面に押して付けてA列側リングギアの回転を規制する弾性手段とを設け、上記A列側リングギアの回転を、平常時は規制する一方、過負荷が作用した時には許容するようにし、かつ、上記A列側リングギアの中心線を減速機ハウジング中心から偏心させると同時に、ハウジング内面とリングギア外周面との接触点も、上記偏心方向に偏心した位置となし、さらに、上記パッドの軸線をハウジング中心からA列側リングギア中心と反対側に偏心させると共に、パッド接触面をパッド軸線に対し非対称として、パッドの押付附勢力が上記A列側リングギア外周面とハウジング内面との偏心接触点に向けられるよう構成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置における伝達トルク制限機構。
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