JP3916129B2 - Torque transmission device - Google Patents

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  • Transmission Devices (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに独立した２つの入力軸から１つの出力軸にトルクを伝動するトルク伝動装置に関し、特に手動操舵用の第一の入力軸及び自動操舵用の第二の入力軸から出力軸にトルクを伝動する自動操舵機構付き操舵装置用のトルク伝動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運転者による手動操舵と自動操舵機構による自動操舵とを切り換えることができる操舵装置が知られている。自動操舵機構は自車両及び周辺車両の位置や挙動、障害物を考慮して、危険な場合には自動的にハンドル制御等に運転補助を行う。自動制御が可能な自動操舵機構をさらに発展させ、周辺の走行環境を把握し、自動的にハンドル制御を行うことにより自動運転を実現した自動操舵機構も知られている。この発展した自動操舵機構は、走行中の車両を運転者によるハンドル操作なしで道路の白線等に沿うように自動運転する。
【０００３】
このような自動操舵機構付の操舵装置として、例えば特開平１０−２２６３５４号公報に記載の自動操舵機構付の操舵装置がある。この自動操舵機構付きの操舵装置では、図４に示すように手動操舵されるステアリングホイール３１の操舵力をステアリングシャフト３２及びステアリングギヤボックス３３により操舵車輪に伝動すると共に、自動操舵機構３４の操舵力をステアリングシャフト３２に係合するクラッチ３５を介して操舵車輪に伝動する。すなわちこの操舵装置では、手動操作する際はステアリングホイール３１の操舵力が操舵車輪に伝動され、自動操舵する際は自動操舵機構３４の操舵力がクラッチ３５によって操舵車輪に伝動される。自動操舵時には自動操舵に伴いステアリングホイール３１が連れ回る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
操舵装置において、自動操舵機構による自動運転時にステアリングホイールが回転しないのが望ましく、また自動操舵機構による自動運転中でも手動による操舵力がステアリングシャフトを介して操舵車輪に直ちに伝動できるのが望ましい。従来の自動操舵機構付きの操舵装置にあっては、ステアリングホイール（第一の入力軸）とステアリングシャフト（出力軸）が常に連係されているので、自動運転中でも手動による操舵力がステアリングシャフトを介して操舵車輪に直ちに伝動される。しかし、手動操作による操舵力と自動操舵機構（第二の入力軸）による操舵力をクラッチによって切り換えているので、自動運転時にステアリングホイール（第一の入力軸）がステアリングシャフト（出力軸）と一緒に回転してしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、第一の入力軸及び第二の入力軸の一方を固定した状態で、第一の入力軸及び第二の入力軸の他方から出力軸側へトルクを効率良く伝動することができ、しかも固定した状態の第一の入力軸及び第二の入力軸の一方を回転させると、いつでも該一方から出力軸にトルクを伝動できるトルク伝動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【０００７】
上記課題を解決するために本発明者は、ねじ機構とスプライン機構を組合わせた新規な機構によって上述の課題を解決した。
【０００８】
具体的には請求項１の発明は、第一の入力軸（１）及び第二の入力軸（２）のトルクを出力軸（３）に伝動するトルク伝動装置であって、ハウジング（４）と、第一の入力軸（１）と、第二の入力軸（２）と、軸線回りの回転運動を許容されると共に軸線方向の直線運動が制限された状態で前記ハウジング（４）に支持され、外周にねじが形成される出力軸（３）と、前記出力軸（３）に嵌まり合う第一のナット（５）と、前記出力軸（３）の中心線上に配置され、前記出力軸（３）とは異なるリードが形成されるねじ軸（６）と、前記ねじ軸（６）に嵌まり合い、前記第一のナット（５）に連結される第二のナット（７）と、第一の入力軸（１）の回転運動が前記出力軸（３）の回転運動に伝動するように、前記第一の入力軸（１）の回転運動によって前記ねじ軸（６）を軸線方向に直線運動させる第一の伝動手段（８）と、第二の入力軸（２）の回転運動が前記出力軸（３）の回転運動に伝動するように、前記第二の入力軸（２）の回転運動によって、前記第二のナット（７）を前記ねじ軸（６）に対して回転運動させると共に前記第二のナット（７）を前記ねじ軸（６）に対して軸線方向に直線運動させる第二の伝動手段（９）と、を備えることを特徴とするトルク伝動装置により、上述した課題を解決する。
【０００９】
この発明によれば、第一の入力軸を回転させると、第一の伝動手段によってねじ軸及びねじ軸に嵌められる第二のナットが軸線方向に直線運動する。これにより第二のナットに連結されている第一のナットも出力軸に対して軸線方向に直線運動する。第一のナットが出力軸に対して軸線方向に直線運動すると、ねじ機構の直線運動⇒曲線運動への運動変換によって出力軸が回転する。したがって、第一の入力軸から出力軸にトルクを効率良く伝動することができる。
【００１０】
また第二の入力軸を回転させると、第二の伝動手段によって第二のナットがねじ軸に対して回転運動すると共に第二のナットがねじ軸に対して軸線方向に直線運動する。すなわち第二のナットはねじ軸及び第二のナットに形成されるねじのリードに合わせて螺旋を描きながら運動する。これにより第二のナットに連結されている第一のナットも第二のナットと同様に螺旋を描きながら運動する。第一のナットは出力軸及び第一のナットに形成されるねじのリードは、ねじ軸及び第二のナットに形成されるねじのリードとは異なっているので、このリードの差分だけ出力軸が回転する。したがって、第二の入力軸から出力軸にトルクを効率良く伝動することができる。
【００１１】
これを詳述すると、例えば第一のナットおよび出力軸のリードが２０ｍｍで、第二のナットおよびねじ軸のリードが１０ｍｍだとする。出力軸及びねじ軸が固定されていると考えると、第一のナットは１回転で２０ｍｍ移動するのに対し第二のナットは１回転で１０ｍｍ移動する。この１０ｍｍの移動量の差分が出力軸の回転運動に変換される。なお同リードだと差が生じないため出力軸が回転しない。
【００１２】
また第一の入力軸の回転によっても第一のナットに推力を与え、第二の入力軸の回転によっても第一のナットに推力を与えているので、第一の入力軸系と第二の入力軸系とで出力軸に伝動する際の効率に差異が生じ難い。
【００１３】
また第一の入力軸及び第二の入力軸はクラッチを介することなく、常に出力軸に連係しているので、第一の入力軸及び第二の入力軸の一方を回転させるといつでも該一方から出力軸にトルクを伝動できる。このため、第一の入力軸及び第二の入力軸を同時に回転させると、出力軸の回転角度は、▲１▼第一の入力軸が回転することによる出力軸の回転角度、及び▲２▼第二の入力軸が回転することによる出力軸の回転角度を合算した回転角度になる。すなわち以下の表１に示すように、第一の入力軸及び第二の入力軸を同時に動かすことで増速及び減速いずれも可能になる。ここで、Ａは第一の入力軸が回転することによる出力軸の回転角度，Ｂは第二の入力軸が回転することによる出力軸の回転角度，＋は時計回り，−は反時計回りを意味する。
【００１４】
【表１】

Figure 0003916129
【００１５】
さらに、ねじ機構と直線運動機構の組み合わせでこのような機構を実現しているので、例えばギヤ機構で実現する場合に比べ装置全体をコンパクトにすることができる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のトルク伝動装置において、前記第一の伝動手段（８）は、前記第一の入力軸（１）を固定した状態では前記ねじ軸（６）が回転運動するのを制限すると共に前記ねじ軸（６）が軸線方向に直線運動するのを制限し、前記第二の伝動手段（９）は、前記第一の伝動手段（８）が前記ねじ軸（６）を軸線方向に直線運動させるのを許容する一方、前記第二の入力軸（２）を固定した状態では前記第二のナット（７）が回転運動するのを制限することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、第一の入力軸を固定した状態で第二の入力軸を回転させると、第二のナットをねじ軸に対して回転運動させることができると共に第二のナットをねじ軸に対して軸線方向に直線運動させることができる。また第二の入力軸を固定した状態で第一の入力軸を回転させると、ねじ軸及びねじ軸に嵌められる第二のナットを軸線方向に直線運動させることができる。したがって、第一の入力軸及び第二の入力軸の一方を固定した状態で、第一の入力軸及び第二の入力軸の他方から出力軸側へトルクを効率良く伝動することができる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のトルク伝動装置において、前記第一の入力軸（１）の中心線と前記出力軸（３）の中心線とが略同一の直線上に配置され、且つ前記第二の入力軸（２）の中心線と前記出力軸（３）の中心線とが略同一の直線上に配置されることを特徴とする。
【００１９】
第一の伝動手段及び二の伝動手段は、第一のナットに推力を与えることで出力軸を回転運動させる。第一の入力軸の中心線、第二の入力軸の中心線及び出力軸の中心線を一致させることで、第一の入力軸に発生する推力の中心点（ベクトル）及び第二の入力軸に発生する推力の中心点（ベクトル）を、第一のナットから出力軸に作用する力の中心点（ベクトル）と同一直線上に配置させることができる。このため、推力によりモーメント荷重が発生するのを防止することができる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３いずれかに記載のトルク伝動装置において、前記第二の伝動手段（９）は、前記第二の入力軸（２）のトルクを前記第二のナット（７）に伝動可能であると共に前記第二の入力軸（２）に対して前記第二のナット（７）が直線運動するのを許容する第二の入力軸用スプライン機構（９）を有することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、第二の入力手段の機能が実現できる構造が得られる。すなわち第二の入力手段が、第二の入力軸の回転運動によって第二のナットをねじ軸に対して回転運動させることができると共に第二のナットをねじ軸に対して軸線方向に直線運動させることができる。また第二の入力手段は、第一の伝動手段がねじ軸を軸線方向に直線運動させるのを許容することができる一方、第二の入力軸を固定した状態では第二のナットが回転運動するのを制限することができる。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項１ないし４いずれかに記載のトルク伝動装置において、前記第一の伝動手段（８）が、前記ねじ軸（６）が回転運動するのを制限すると共に前記ねじ軸（６）が軸線方向に直線運動するのを許容する第一の入力軸用スプライン機構（１４）と、前記第一の入力軸（１）の回転運動を前記ねじ軸（６）の直線運動に変換する第一の入力軸用ねじ機構（１５）とを有することを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば第一の伝動手段の機能が実現できる構造が得られる。すなわち第一の伝動手段が、第一の入力軸の回転運動によってねじ軸を軸線方向に直線運動させることができる。また第一の伝動手段は、第一の入力軸を固定した状態ではねじ軸が回転運動するのを制限することができると共にねじ軸が軸線方向に直線運動するのを制限することができる。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項１ないし５いずれかに記載のトルク伝動装置において、前記出力軸（３）及び前記第一のナット（５）に形成されるねじの向きは、前記ねじ軸（６）及び前記第二のナット（７）に形成されるねじの向きと同じで、しかも前記出力軸（３）及び前記第一のナット（５）に形成されるねじのリードは、前記ねじ軸（６）及び前記第二のナット（７）に形成されるねじのリードよりも大きいことを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、第二の入力軸の回転方向と同方向に出力軸を回転させることができ、しかも第二の入力軸の回転速度を減速して出力軸に伝動することができる。
【００２６】
また本発明は、請求項７に記載のように、第一の入力軸（１）及び第二の入力軸（２）のトルクを出力軸（３）に伝動するトルク伝動装置であって、ハウジング（４）と、第一の入力軸（１）と、第二の入力軸（２）と、軸線回りの回転運動を許容されると共に軸線方向の直線運動が制限された状態で前記ハウジング（４）に支持され、外周にねじが形成される出力軸（３）と、前記出力溝（３）に嵌まり合う第一のナット（５）と、前記出力軸（３）の中心線上に配置され、前記出力軸（３）とは異なるリードが形成されるねじ軸（６）と、前記ねじ軸（６）に嵌まり合い、前記第一のナット（５）に連結される第二のナット（７）と、前記第二の入力軸（２）のトルクを前記第二のナットに伝動可能であると共に前記第二の入力軸（２）に対して前記第二のナット（７）が直線運動するのを許容する第二の入力軸用スプライン機構（９）と、前記ねじ軸（６）が回転運動するのを制限すると共に前記ねじ軸（６）が軸線方向に直線運動するのを許容する第一の入力軸用スプライン機構（１４）と、前記第一の入力軸（１）の回転運動を前記ねじ軸（６）の直線運動に変換する第一の入力軸用ねじ機構（１５）と、を備えることを特徴とするトルク伝動装置としても構成することができる。
【００２７】
さらに本発明は、請求項８に記載のように、前記第一の入力軸（１）の中心線と前記出力軸（３）の中心線とが略同一の直線上に配置され、且つ前記第二の入力軸（２）の中心線と前記出力軸（３）の中心線とが略同一の直線上に配置されることを特徴とするトルク伝動装置としても構成することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態におけるトルク伝動装置を示す。このトルク伝動装置は２つの入力軸１，２と一つの出力軸３を有し、例えば手動・自動操作が併用される自動車の自動操舵装置あるいは船舶の自動操舵装置に用いられる。
【００２９】
トルク伝動装置は、ハウジング４と、第一の入力軸１と、第二の入力軸２と、出力軸３と、出力軸３に嵌まり合う第一のナット５と、出力軸３の中心線上に配置され、出力軸３とは異なるリードが形成されるねじ軸６と、ねじ軸６に嵌まり合い、第一のナット５に連結される第二のナット７と、第一の入力軸１の回転運動が出力軸３の回転運動に伝動するように、第一の入力軸１の回転運動によってねじ軸６を軸線方向に直線運動させる第一の伝動手段８と、第二の入力軸２の回転運動が出力軸３の回転運動に伝動するように、第二の入力軸２の回転運動によって第二のナット７をねじ軸６に対して回転運動させると共に第二のナット７をねじ軸６に対して軸線方向に直線運動させる第二の伝動手段９とを備える。
【００３０】
第一の入力軸１は手動操作に用いられ、例えばステアリングホイールに接続される。第二の入力軸２は自動操作に用いられ、例えば自動操舵装置用のモータ１０に接続される。出力軸３には第一及び第二の入力軸１，２の操舵力をステアリングギヤボックス、操舵車輪に伝えるステアリングシャフトが接続されている。
【００３１】
出力軸３の外周には螺旋状のねじ３ａが形成される。このねじ３ａはボールが転走可能に断面半円状に形成される。出力軸３は一対のスラストベアリング１１，１１によってハウジング４に回転自在に支持される。このスラストベアリング１１，１１により出力軸３は軸線回りの回転運動を許容されると共に軸線方向の直線運動が制限される。
【００３２】
出力軸３には第一のナット５が嵌め合わされる。この第一のナット５の内周には出力軸３のねじに対応した螺旋状のねじが形成される。第一のナット５のねじもボールが転走可能に断面半円状に形成される。出力軸３のねじと第一のナット５のねじとの間には複数のボールが充填され、また第一のナット５には複数のボールを循環させるための戻し路が形成される。この出力軸３と第一のナット５とがボールねじ機構を構成する。第一のナット５の中心線と出力軸３の中心線も略一致する。
【００３３】
出力軸３の中心線上には、出力軸３とは長手方向の位置をずらせてねじ軸６が配置される。ねじ軸６の出力軸３側の端部には台形ねじ６ａが形成される。ねじ軸６に形成される台形ねじ６ａの向きは出力軸３に形成されるねじ３ａの向きに合わせられ（例えば出力軸３が右ねじの場合は、ねじ軸６も右ねじ）、且つ台形ねじ６ａのリードはねじ３ａのリードよりも大きい。
【００３４】
第一のナット５には結合部材１２を介して第二のナット７が結合される。この第二ナット７の内周にもねじ軸６の台形ねじ６ａに対応した螺旋状の台形ねじが形成される。第二のナット７とねじ軸６との間にはボールが介在されることはなく、第二のナット７はねじ軸６に対してすべり運動する。このねじ軸６と第二のナット７とがねじ機構を構成する。なお、ねじ軸６及び第二のナット７に形成されるねじは台形ねじではなく、例えば角ねじでもよい。またねじ軸６と第二のナット７との間にはボールが介在されてもよい。
【００３５】
第一の入力軸１は中空に形成され、出力軸３及びねじ軸６と同一直線上に配置される。第一の入力軸１はラジアルベアリング１３を介してハウジング４に回転可能に支持されている。
【００３６】
第一の伝動手段８は、ねじ軸６が回転運動するのを制限すると共にねじ軸６が軸線方向に直線運動するのを許容する第一の入力軸用スプライン機構１４と、第一の入力軸１の回転運動をねじ軸６の直線運動に変換する第一の入力軸用ねじ機構１５とを有する。
【００３７】
第一の入力軸用スプライン機構１４は、ハウジングに固定されるスプライン外筒１６と、ねじ軸６の中央部に形成され、スプライン外筒１６に対して軸線方向に直線運動可能な第一の入力軸用スプライン軸１７とを有する。
【００３８】
スプライン外筒１６には、軸線方向に延び、ボールが転走する複数列のボール転走溝が形成される。またこのスプライン外筒１６にはボールを循環させるための循環路が形成される。
【００３９】
第一の入力軸用スプライン軸１７の外周には軸線方向に延び、ボールが転走する複数列のボール転走溝が形成される。スプライン外筒１６と第一の入力軸用スプライン軸１７との間には複数のボールが充填される。第一の入力軸用スプライン軸１７がスプライン外筒１６に対して相対的に直線運動すると、スプライン外筒１６と第一の入力軸用スプライン軸１７との間をボールが転がり運動する。転がり運動するボールはスプライン外筒１６に形成された循環路によって循環される。
【００４０】
第一の入力軸用ねじ機構１５は、内周に台形ねじ１ｂが形成された第一の入力軸１と、第一の入力軸１側の端部に台形ねじ６ｂが形成されたねじ軸６とで構成される。この第一の入力軸１及びねじ軸６に形成された台形ねじ１ｂ，６ｂは、出力軸３及び第一のナットに形成されたねじと向きが同じ（例えば出力軸が右ねじの場合は、ねじ軸も右ねじ）である。また、台形ねじ１ｂ，６ｂは、ねじ軸６及び第二のナットに形成された台形ねじ６ａと向きが同じで、且つ台形ねじ１ｂ，６ｂのリードは台形ねじ６ａのリードと略等しい。なお、ねじ軸６及び第一の入力軸１に形成されるねじは台形ねじではなく、例えば角ねじでもよい。またねじ軸６と第一の入力軸１との間には複数のボールが介在されてもよい。
【００４１】
スプライン機構１４及び第一の入力軸用ねじ機構１５で構成される第一の伝動手段８は、第一の入力軸１の回転運動によってねじ軸６を軸線方向に直線運動させる。また、第一の伝動手段８は、第一の入力軸１を固定した状態ではねじ軸６が回転運動するのを制限すると共にねじ軸６が軸線方向に直線運動するのを制限する。すなわち、ねじ軸６を固定した状態にする。
【００４２】
第二の入力軸２は中空に形成され、その外周にはタイミングベルト等の巻き掛け伝動装置に噛み合う歯車２ａが形成される。第二の入力軸２は第二のナット７を囲むように配置され、第二の入力軸２の中心線と出力軸３の中心線は略一致している。この第二の入力軸２は軸線方向の両端に設けた一対のラジアルベアリング１８，１８によってハウジング４に回転可能に支持されている。
【００４３】
第二の入力軸２はモータ１０の出力軸に取り付けられたタイミングプーリ１９、及びタイミングプーリ１９と第二の入力軸２との間に巻かれたタイミングベルト２０によって回転駆動される。
【００４４】
第二の伝動手段９は、第二の入力軸２のトルクを第二のナット７に伝動可能であると共に第二の入力軸２に対して前記第二のナット７が直線運動するのを許容する第二の入力軸用スプライン機構９からなる。第二の入力軸用スプライン機構９（第二の伝動手段９）は、軸線方向に延び、ボールが転走する複数列のボール転走溝が内周に形成されたスプライン外筒としての第二の入力軸２と、軸線方向に延び、ボールが転走する複数列のボール転走溝２１が形成されたスプライン軸としての第二のナット７とから構成される。第二のナット７の中心線と出力軸３の中心線も略一致する。
【００４５】
第二の入力軸２と第二のナット７との間には複数のボールが充填される。第二のナット７が第二の入力軸２に対して相対的に直線運動すると、第二の入力軸２と第二のナット７との間をボールが転がり運動する。転がり運動するボールは第二の入力軸２に形成された循環路によって循環される。
【００４６】
第二の伝動手段９は、第二の入力軸２の回転運動によって、第二のナット７をねじ軸６に対して回転運動させると共に第二のナット７をねじ軸６に対して軸線方向に直線運動させる。すなわち、第二の伝動手段９は固定されたねじ軸６に対して第二のナット７を螺旋を描くように運動させる。また、第二の伝動手段９は、第一の伝動手段８がねじ軸６を軸線方向に直線運動させるのを許容する一方、第二の入力軸２を固定した状態では第二のナット７が回転運動するのを制限する。
【００４７】
次に、本発明のトルク伝動装置の動きについて説明する。まず、第一の入力軸１によって出力軸３を回転させる場合について説明する。この場合、モータ出力軸２２に取り付けたタイミングプーリ１９にタイミングベルト２０を介して連結されている第二の入力軸２は固定されていると考える。第二の入力軸２の固定は例えばモータ出力軸２２を励磁することで実現される。
【００４８】
図２に示すように、第二の入力軸２を固定した状態で第一の入力軸１を回転すると、第一の入力軸１の回転運動が第一の入力軸用ねじ機構１５によってねじ軸６の直線運動に変換される。ねじ軸６は第一の入力軸用スプライン機構１４によってハウジング４に対して直線運動のみを許容され、第二のナット７も第二の入力軸用スプライン機構９によって第二の入力軸２に対して直線運動のみを許容されている。このため、ねじ軸６及び第二のナット７が回転することなく、ハウジング４に対して直線運動する。これにより、第二のナット７に連結されている第一のナット５も出力軸３に対して軸線方向に直線運動する。第一のナット５が出力軸３に対して軸線方向に直線運動すると、ねじ機構の直線運動⇒曲線運動への運動変換によって出力軸３が回転する。ここで第一の入力軸用ねじ機構１５に形成されるねじと出力軸３及び第一のナット５に形成されるねじの向きを合わせておくと、第一の入力軸１の回転方向と出力軸３の回転方向とを一致させることができる。
【００４９】
次に、第二の入力軸２によって出力軸３を回転させる場合について説明する。この場合、第一の入力軸１は固定されていると考える。第一の入力軸１の固定は、例えば出力軸３を回転させることによって生じる反作用に相当するトルクを第一の入力軸１に与えることで実現される。
【００５０】
図３に示すように、第一の入力軸１を固定した状態で第二の入力軸２を回転させると、第二の入力軸２のトルクが第二のナット７に伝動される。ねじ軸６は第一の伝動手段によって固定され、第二のナット７は第二の入力軸２に対して直線運動可能なので、第二のナット７はねじ軸６及び第二のナット７に形成されるねじのリードに合わせて螺旋を描きながら運動する。これにより第二のナット７に連結されている第一のナット５も第二のナットと同様に螺旋を描きながら運動する。出力軸３及び第一のナット５に形成されるねじのリードは、ねじ軸６及び第二のナット７に形成されるねじのリードとは異なっているので、このリードの差分だけ出力軸３が回転する。
【００５１】
ここで出力軸３及び第一のナット５に形成されるねじの向きは、ねじ軸６及び第二のナット７に形成されるねじの向きと同じで、出力軸３及び第一のナット５に形成されるねじのリードは、ねじ軸６及び第二のナット７に形成されるねじのリードよりも大きい。このため、第二の入力軸２の回転方向と同方向に出力軸３を回転させることができ、しかも第二の入力軸２の回転速度を減速して出力軸３に伝動することができる。
【００５２】
また、第一の入力軸１の中心線と出力軸３の中心線とが略同一の直線上に配置され、且つ第二の入力軸２の中心線と出力軸３の中心線とが略同一の直線上に配置されるので、第一の入力軸１に発生する推力の中心点（ベクトル▲１▼）及び第二の入力軸２に発生する推力の中心点（ベクトル▲２▼）を、第一のナット５から出力軸３に作用する力の中心点（ベクトル▲３▼）と同一直線上に配置させることができる。このため、推力によりモーメント荷重が発生するのを防止することができる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限られず、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば第二の入力軸を巻き掛け伝動装置で回転させることなく、第二の入力軸を中空モータのローターとし、この第二の入力軸をステータによって直接回転させてもよい。
【００５４】
また本発明の用途は自動操舵装置に限られず、入力軸が二つで出力軸が一つを有し、それぞれの入力軸のトルクあるいは回転角度を加算するものであれば様々な用途に適用することがきる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第一の入力軸を回転させると、第一の伝動手段によって第一のナットが出力軸に対して軸線方向に直線運動する。第一のナットが出力軸に対して軸線方向に直線運動すると、ねじ機構の直線運動⇒曲線運動への運動変換によって出力軸が回転する。また第二の入力軸を回転させると、第二の伝動手段によって第一のナットが螺旋を描きながら運動する。第一のナットは出力軸及び第一のナットに形成されるねじのリードは、ねじ軸及び第二のナットに形成されるねじのリードとは異なっているので、このリードの差分だけ出力軸が回転する。したがって、第一の入力軸及び第二の入力軸から出力軸側へトルクを効率良く伝動することができる。
【００５６】
また第一の入力軸及び第二の入力軸はクラッチを介することなく、常に出力軸に連係しているので、第一の入力軸及び第二の入力軸の一方を回転させるといつでも該一方から出力軸にトルクを伝動できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるトルク伝動装置を示す断面図。
【図２】上記トルク伝動装置の第一の入力軸を回転させた場合を示す断面図。
【図３】上記トルク伝動装置の第二の入力軸を回転させた場合を示す断面図。
【図４】従来の自動操舵機構付きの操舵装置を示す模式図。
【符号の説明】
１…第一の入力軸
２…第二の入力軸
３…出力軸
４…ハウジング
５…第一のナット
６…ねじ軸
７…第二のナット
８…第一の伝動手段
９…第二の入力軸用スプライン機構（第二の伝動手段）
１４…第一の入力軸用スプライン機構
１５…第一の入力軸用ねじ機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a torque transmission device for transmitting torque from two independent input shafts to one output shaft, and more particularly, from a first input shaft for manual steering and a second input shaft for automatic steering to an output shaft. The present invention relates to a torque transmission device for a steering device with an automatic steering mechanism that transmits torque.
[0002]
[Prior art]
A steering device that can switch between manual steering by a driver and automatic steering by an automatic steering mechanism is known. The automatic steering mechanism automatically considers the position, behavior, and obstacles of the vehicle and the surrounding vehicles, and automatically assists the steering wheel control when it is dangerous. There is also known an automatic steering mechanism that further develops an automatic steering mechanism capable of automatic control, grasps the surrounding traveling environment, and automatically performs steering control by performing steering control. The developed automatic steering mechanism automatically drives a running vehicle along a white line of a road without a steering operation by a driver.
[0003]
As such a steering device with an automatic steering mechanism, for example, there is a steering device with an automatic steering mechanism described in JP-A-10-226354. In this steering apparatus with an automatic steering mechanism, the steering force of the steering wheel 31 that is manually steered is transmitted to the steering wheel by the steering shaft 32 and the steering gear box 33 as shown in FIG. Is transmitted to the steering wheel via a clutch 35 engaged with the steering shaft 32. That is, in this steering device, the steering force of the steering wheel 31 is transmitted to the steering wheel during manual operation, and the steering force of the automatic steering mechanism 34 is transmitted to the steering wheel by the clutch 35 during automatic steering. During automatic steering, the steering wheel 31 is rotated along with the automatic steering.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the steering apparatus, it is desirable that the steering wheel does not rotate during automatic driving by the automatic steering mechanism, and it is desirable that the manual steering force can be immediately transmitted to the steering wheel via the steering shaft even during automatic driving by the automatic steering mechanism. In a conventional steering device with an automatic steering mechanism, the steering wheel (first input shaft) and the steering shaft (output shaft) are always linked, so that manual steering force is transmitted via the steering shaft even during automatic operation. Is immediately transmitted to the steering wheel. However, since the steering force by manual operation and the steering force by the automatic steering mechanism (second input shaft) are switched by the clutch, the steering wheel (first input shaft) and the steering shaft (output shaft) together with the steering shaft during automatic operation There is a problem of rotating.
[0005]
Therefore, the present invention efficiently transmits torque from the other of the first input shaft and the second input shaft to the output shaft side in a state where one of the first input shaft and the second input shaft is fixed. Another object of the present invention is to provide a torque transmission device that can transmit torque from one of the first input shaft and the second input shaft in a fixed state to the output shaft at any time when the one is rotated.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention will be described below. In addition, in order to make an understanding of this invention easy, the reference number of an accompanying drawing is attached in parenthesis writing, However, This invention is not limited to the form of illustration.
[0007]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has solved the above-described problems by a novel mechanism that combines a screw mechanism and a spline mechanism.
[0008]
Specifically, the invention of claim 1 is a torque transmission device for transmitting torque of the first input shaft (1) and the second input shaft (2) to the output shaft (3), the housing (4). And the first input shaft (1), the second input shaft (2), and supported by the housing (4) in a state in which the rotational motion around the axis is allowed and the linear motion in the axial direction is limited. And an output shaft (3) having a screw formed on the outer periphery, a first nut (5) fitted to the output shaft (3), and a center line of the output shaft (3), the output shaft A screw shaft (6) on which a lead different from the shaft (3) is formed, and a second nut (7) fitted to the screw shaft (6) and connected to the first nut (5); The rotation of the first input shaft (1) so that the rotational motion of the first input shaft (1) is transmitted to the rotational motion of the output shaft (3). The first transmission means (8) for linearly moving the screw shaft (6) in the axial direction by movement and the rotational motion of the second input shaft (2) are transmitted to the rotational motion of the output shaft (3). Further, the second nut (7) is rotated relative to the screw shaft (6) by the rotational movement of the second input shaft (2), and the second nut (7) is moved to the screw shaft. The above-described problem is solved by a torque transmission device comprising second transmission means (9) that linearly moves in the axial direction with respect to (6).
[0009]
According to this invention, when the first input shaft is rotated, the first transmission means causes the screw shaft and the second nut fitted to the screw shaft to linearly move in the axial direction. As a result, the first nut connected to the second nut also moves linearly in the axial direction with respect to the output shaft. When the first nut moves linearly in the axial direction with respect to the output shaft, the output shaft rotates due to the motion conversion of the screw mechanism from linear motion to curved motion. Therefore, torque can be efficiently transmitted from the first input shaft to the output shaft.
[0010]
When the second input shaft is rotated, the second transmission means rotates the second nut relative to the screw shaft and causes the second nut to linearly move in the axial direction relative to the screw shaft. That is, the second nut moves while drawing a spiral in accordance with the screw shaft and the lead of the screw formed on the second nut. Thereby, the 1st nut connected with the 2nd nut also moves, drawing a spiral similarly to the 2nd nut. Since the screw nut formed on the output shaft and the first nut is different from the screw lead formed on the screw shaft and the second nut, the output shaft is changed by the difference between the leads. Rotate. Therefore, torque can be efficiently transmitted from the second input shaft to the output shaft.
[0011]
More specifically, it is assumed that, for example, the lead of the first nut and the output shaft is 20 mm, and the lead of the second nut and the screw shaft is 10 mm. Assuming that the output shaft and the screw shaft are fixed, the first nut moves 20 mm per rotation, while the second nut moves 10 mm per rotation. The difference in the moving amount of 10 mm is converted into the rotational movement of the output shaft. Note that the output shaft does not rotate because there is no difference between the leads.
[0012]
Also, the first input shaft is rotated by the first input shaft, and the second input shaft is also rotated by the first nut. There is little difference in efficiency when transmitting to the output shaft with the input shaft system.
[0013]
Also, since the first input shaft and the second input shaft are always linked to the output shaft without a clutch, when one of the first input shaft and the second input shaft is rotated, the first input shaft and the second input shaft are always Torque can be transmitted to the output shaft. Therefore, when the first input shaft and the second input shaft are rotated simultaneously, the rotation angle of the output shaft is as follows: (1) The rotation angle of the output shaft due to the rotation of the first input shaft, and (2) A rotation angle is obtained by adding up the rotation angles of the output shaft due to the rotation of the second input shaft. That is, as shown in Table 1 below, both the acceleration and deceleration can be performed by simultaneously moving the first input shaft and the second input shaft. Here, A is the rotation angle of the output shaft due to rotation of the first input shaft, B is the rotation angle of the output shaft due to rotation of the second input shaft, + is clockwise, and-is counterclockwise. means.
[0014]
[Table 1]
Figure 0003916129
[0015]
Furthermore, since such a mechanism is realized by a combination of a screw mechanism and a linear motion mechanism, the entire apparatus can be made compact as compared with a case where it is realized by a gear mechanism, for example.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, in the torque transmission device according to the first aspect, the first transmission means (8) is configured such that the screw shaft (6) is in a state where the first input shaft (1) is fixed. The second transmission means (9) restricts the rotational movement and the linear movement of the screw shaft (6) in the axial direction, and the second transmission means (9) includes the first transmission means (8). While allowing (6) to be linearly moved in the axial direction, the second nut (7) is restricted from rotating in a state where the second input shaft (2) is fixed. To do.
[0017]
According to this invention, when the second input shaft is rotated while the first input shaft is fixed, the second nut can be rotated with respect to the screw shaft and the second nut can be moved to the screw shaft. Can be linearly moved in the axial direction. Further, when the first input shaft is rotated with the second input shaft fixed, the screw shaft and the second nut fitted to the screw shaft can be linearly moved in the axial direction. Therefore, torque can be efficiently transmitted from the other of the first input shaft and the second input shaft to the output shaft side while one of the first input shaft and the second input shaft is fixed.
[0018]
The invention according to claim 3 is the torque transmission device according to claim 1 or 2, wherein the center line of the first input shaft (1) and the center line of the output shaft (3) are on substantially the same straight line. The center line of the second input shaft (2) and the center line of the output shaft (3) are disposed on substantially the same straight line.
[0019]
The first transmission means and the second transmission means rotate the output shaft by applying a thrust to the first nut. By aligning the center line of the first input shaft, the center line of the second input shaft and the center line of the output shaft, the center point (vector) of the thrust generated in the first input shaft and the second input shaft The center point (vector) of the thrust generated at the first nut can be arranged on the same straight line as the center point (vector) of the force acting on the output shaft from the first nut. For this reason, it is possible to prevent the moment load from being generated by the thrust.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, in the torque transmission device according to any one of the first to third aspects, the second transmission means (9) applies the torque of the second input shaft (2) to the second nut. A second input shaft spline mechanism (9) capable of transmitting to (7) and allowing the second nut (7) to linearly move with respect to the second input shaft (2); It is characterized by that.
[0021]
According to this invention, the structure which can implement | achieve the function of a 2nd input means is obtained. That is, the second input means can rotate the second nut relative to the screw shaft by the rotational motion of the second input shaft, and linearly move the second nut relative to the screw shaft in the axial direction. be able to. The second input means can allow the first transmission means to linearly move the screw shaft in the axial direction, while the second nut rotates in a state where the second input shaft is fixed. Can be limited.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, in the torque transmission device according to any one of the first to fourth aspects, the first transmission means (8) limits the rotational movement of the screw shaft (6) and the screw. The first input shaft spline mechanism (14) that allows the shaft (6) to linearly move in the axial direction, and the rotational motion of the first input shaft (1) is the linear motion of the screw shaft (6). And a first input shaft screw mechanism (15) for conversion into the first input shaft.
[0023]
According to this invention, the structure which can implement | achieve the function of a 1st transmission means is obtained. That is, the first transmission means can linearly move the screw shaft in the axial direction by the rotational motion of the first input shaft. Further, the first transmission means can restrict the rotational movement of the screw shaft in a state where the first input shaft is fixed, and can restrict the linear movement of the screw shaft in the axial direction.
[0024]
According to a sixth aspect of the present invention, in the torque transmission device according to any one of the first to fifth aspects, the direction of the screw formed on the output shaft (3) and the first nut (5) is the screw shaft ( 6) and the direction of the screw formed on the second nut (7), and the lead of the screw formed on the output shaft (3) and the first nut (5) is the screw shaft. (6) It is characterized by being larger than the lead of the screw formed on the second nut (7).
[0025]
According to this invention, the output shaft can be rotated in the same direction as the rotation direction of the second input shaft, and the rotational speed of the second input shaft can be reduced and transmitted to the output shaft.
[0026]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a torque transmission device for transmitting torque of the first input shaft (1) and the second input shaft (2) to the output shaft (3), wherein the housing is a housing. (4), the first input shaft (1), the second input shaft (2), and the housing (4) in a state where rotational motion around the axis is allowed and linear motion in the axial direction is restricted. ) And an output shaft (3) formed with a screw on the outer periphery, a first nut (5) fitted into the output groove (3), and a center line of the output shaft (3). , A screw shaft (6) on which a lead different from the output shaft (3) is formed, and a second nut (fitting to the screw shaft (6) and connected to the first nut (5)) 7) and the torque of the second input shaft (2) can be transmitted to the second nut and the second input shaft (2) On the other hand, the second input shaft spline mechanism (9) that allows the second nut (7) to move linearly, and the screw shaft (6) are restricted from rotating and the screw shaft ( 6) The first input shaft spline mechanism (14) which allows the linear motion in the axial direction, and the rotational motion of the first input shaft (1) is converted into the linear motion of the screw shaft (6). The first input shaft screw mechanism (15) can be configured as a torque transmission device.
[0027]
Furthermore, according to the present invention, the center line of the first input shaft (1) and the center line of the output shaft (3) are arranged on substantially the same straight line, and The center line of the second input shaft (2) and the center line of the output shaft (3) may be arranged on substantially the same straight line.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a torque transmission device according to an embodiment of the present invention. This torque transmission device has two input shafts 1 and 2 and one output shaft 3, and is used, for example, in an automatic steering device for an automobile or an automatic steering device for a ship in which manual and automatic operations are used together.
[0029]
The torque transmission device includes a housing 4, a first input shaft 1, a second input shaft 2, an output shaft 3, a first nut 5 fitted to the output shaft 3, and a center line of the output shaft 3. And a second nut 7 fitted to the screw shaft 6 and connected to the first nut 5, and the first input shaft 1. First transmission means 8 for linearly moving the screw shaft 6 in the axial direction by the rotational motion of the first input shaft 1, and the second input shaft 2 so that the rotational motion of the first input shaft 1 is transmitted. The second nut 7 is rotated with respect to the screw shaft 6 by the rotational motion of the second input shaft 2 so that the rotational motion of the second input shaft 2 is transmitted to the screw shaft. 6 and second transmission means 9 for linearly moving in the axial direction relative to 6.
[0030]
The first input shaft 1 is used for manual operation, and is connected to, for example, a steering wheel. The second input shaft 2 is used for automatic operation, and is connected to a motor 10 for an automatic steering device, for example. The output shaft 3 is connected to a steering shaft that transmits the steering force of the first and second input shafts 1 and 2 to the steering gear box and the steering wheel.
[0031]
A spiral screw 3 a is formed on the outer periphery of the output shaft 3. The screw 3a is formed in a semicircular cross section so that the ball can roll. The output shaft 3 is rotatably supported by the housing 4 by a pair of thrust bearings 11 and 11. The thrust bearings 11 and 11 allow the output shaft 3 to rotate around the axis and restrict linear movement in the axial direction.
[0032]
A first nut 5 is fitted on the output shaft 3. A spiral screw corresponding to the screw of the output shaft 3 is formed on the inner periphery of the first nut 5. The screw of the first nut 5 is also formed in a semicircular cross section so that the ball can roll. A plurality of balls are filled between the screw of the output shaft 3 and the screw of the first nut 5, and a return path for circulating the plurality of balls is formed in the first nut 5. The output shaft 3 and the first nut 5 constitute a ball screw mechanism. The center line of the first nut 5 and the center line of the output shaft 3 also substantially coincide.
[0033]
A screw shaft 6 is disposed on the center line of the output shaft 3 so as to be shifted in the longitudinal direction from the output shaft 3. A trapezoidal screw 6 a is formed at the end of the screw shaft 6 on the output shaft 3 side. The direction of the trapezoidal screw 6a formed on the screw shaft 6 is aligned with the direction of the screw 3a formed on the output shaft 3 (for example, when the output shaft 3 is a right-hand screw, the screw shaft 6 is also a right-hand screw), and a trapezoidal screw. The lead of 6a is larger than the lead of screw 3a.
[0034]
A second nut 7 is coupled to the first nut 5 via a coupling member 12. A spiral trapezoidal screw corresponding to the trapezoidal screw 6 a of the screw shaft 6 is also formed on the inner periphery of the second nut 7. A ball is not interposed between the second nut 7 and the screw shaft 6, and the second nut 7 slides relative to the screw shaft 6. The screw shaft 6 and the second nut 7 constitute a screw mechanism. In addition, the screw formed in the screw shaft 6 and the second nut 7 is not a trapezoidal screw but may be a square screw, for example. A ball may be interposed between the screw shaft 6 and the second nut 7.
[0035]
The first input shaft 1 is formed in a hollow shape and is arranged on the same straight line as the output shaft 3 and the screw shaft 6. The first input shaft 1 is rotatably supported by the housing 4 via a radial bearing 13.
[0036]
The first transmission means 8 includes a first input shaft spline mechanism 14 that restricts the rotational movement of the screw shaft 6 and allows the screw shaft 6 to linearly move in the axial direction, and the first input shaft. And a first input shaft screw mechanism 15 that converts the rotational motion of 1 into the linear motion of the screw shaft 6.
[0037]
The first input shaft spline mechanism 14 is formed at the center portion of the spline outer cylinder 16 fixed to the housing and the screw shaft 6 and is capable of linearly moving in the axial direction with respect to the spline outer cylinder 16. A shaft spline shaft 17.
[0038]
The spline outer cylinder 16 is formed with a plurality of rows of ball rolling grooves extending in the axial direction and rolling the balls. The spline outer cylinder 16 is formed with a circulation path for circulating the ball.
[0039]
A plurality of rows of ball rolling grooves extending in the axial direction and rolling the ball are formed on the outer periphery of the first input shaft spline shaft 17. A plurality of balls are filled between the spline outer cylinder 16 and the first input shaft spline shaft 17. When the first input shaft spline shaft 17 linearly moves relative to the spline outer cylinder 16, the ball rolls between the spline outer cylinder 16 and the first input shaft spline shaft 17. Balls that roll are circulated by a circulation path formed in the spline outer cylinder 16.
[0040]
The first input shaft screw mechanism 15 includes a first input shaft 1 in which a trapezoidal screw 1b is formed on the inner periphery, and a screw shaft 6 in which a trapezoidal screw 6b is formed at an end portion on the first input shaft 1 side. It consists of. The trapezoidal screws 1b and 6b formed on the first input shaft 1 and the screw shaft 6 have the same direction as the screws formed on the output shaft 3 and the first nut (for example, when the output shaft is a right-hand thread, The screw shaft is also a right-hand thread). The trapezoidal screws 1b and 6b have the same direction as the trapezoidal screw 6a formed on the screw shaft 6 and the second nut, and the leads of the trapezoidal screws 1b and 6b are substantially equal to the leads of the trapezoidal screw 6a. The screws formed on the screw shaft 6 and the first input shaft 1 are not trapezoidal screws, but may be square screws, for example. A plurality of balls may be interposed between the screw shaft 6 and the first input shaft 1.
[0041]
The first transmission means 8 including the spline mechanism 14 and the first input shaft screw mechanism 15 causes the screw shaft 6 to linearly move in the axial direction by the rotational movement of the first input shaft 1. The first transmission means 8 restricts the rotational movement of the screw shaft 6 and the linear movement of the screw shaft 6 in the axial direction when the first input shaft 1 is fixed. That is, the screw shaft 6 is fixed.
[0042]
The second input shaft 2 is formed hollow, and a gear 2a that meshes with a winding transmission such as a timing belt is formed on the outer periphery thereof. The second input shaft 2 is disposed so as to surround the second nut 7, and the center line of the second input shaft 2 and the center line of the output shaft 3 substantially coincide with each other. The second input shaft 2 is rotatably supported by the housing 4 by a pair of radial bearings 18 and 18 provided at both ends in the axial direction.
[0043]
The second input shaft 2 is rotationally driven by a timing pulley 19 attached to the output shaft of the motor 10 and a timing belt 20 wound between the timing pulley 19 and the second input shaft 2.
[0044]
The second transmission means 9 can transmit the torque of the second input shaft 2 to the second nut 7 and allow the second nut 7 to linearly move with respect to the second input shaft 2. The second input shaft spline mechanism 9. The second input shaft spline mechanism 9 (second transmission means 9) is a second spline outer cylinder that extends in the axial direction and has a plurality of rows of ball rolling grooves on which the balls roll. Input shaft 2 and a second nut 7 as a spline shaft formed in a plurality of rows of ball rolling grooves 21 extending in the axial direction and rolling the ball. The center line of the second nut 7 and the center line of the output shaft 3 also substantially coincide.
[0045]
A plurality of balls are filled between the second input shaft 2 and the second nut 7. When the second nut 7 moves linearly relative to the second input shaft 2, the ball rolls between the second input shaft 2 and the second nut 7. Balls that roll are circulated by a circulation path formed in the second input shaft 2.
[0046]
The second transmission means 9 rotates the second nut 7 with respect to the screw shaft 6 by the rotational movement of the second input shaft 2 and moves the second nut 7 in the axial direction with respect to the screw shaft 6. Move linearly. That is, the second transmission means 9 moves the second nut 7 so as to draw a spiral with respect to the fixed screw shaft 6. The second transmission means 9 allows the first transmission means 8 to linearly move the screw shaft 6 in the axial direction, while the second nut 7 is fixed in a state where the second input shaft 2 is fixed. Limit rotational movement.
[0047]
Next, the movement of the torque transmission device of the present invention will be described. First, the case where the output shaft 3 is rotated by the first input shaft 1 will be described. In this case, it is considered that the second input shaft 2 connected to the timing pulley 19 attached to the motor output shaft 22 via the timing belt 20 is fixed. The fixation of the second input shaft 2 is realized by exciting the motor output shaft 22, for example.
[0048]
As shown in FIG. 2, when the first input shaft 1 is rotated while the second input shaft 2 is fixed, the rotational motion of the first input shaft 1 is screwed by the first input shaft screw mechanism 15. 6 linear motion. The screw shaft 6 is allowed to move only linearly relative to the housing 4 by the first input shaft spline mechanism 14, and the second nut 7 is also moved relative to the second input shaft 2 by the second input shaft spline mechanism 9. Only linear motion is allowed. For this reason, the screw shaft 6 and the second nut 7 move linearly with respect to the housing 4 without rotating. Thereby, the first nut 5 connected to the second nut 7 also moves linearly in the axial direction with respect to the output shaft 3. When the first nut 5 moves linearly in the axial direction with respect to the output shaft 3, the output shaft 3 rotates by motion conversion from linear motion to curved motion of the screw mechanism. Here, if the direction of the screw formed on the first input shaft screw mechanism 15 and the screw formed on the output shaft 3 and the first nut 5 are matched, the rotation direction and output of the first input shaft 1 are matched. The rotation direction of the shaft 3 can be matched.
[0049]
Next, the case where the output shaft 3 is rotated by the second input shaft 2 will be described. In this case, it is considered that the first input shaft 1 is fixed. The fixing of the first input shaft 1 is realized by applying, to the first input shaft 1, a torque corresponding to a reaction caused by rotating the output shaft 3, for example.
[0050]
As shown in FIG. 3, when the second input shaft 2 is rotated with the first input shaft 1 fixed, the torque of the second input shaft 2 is transmitted to the second nut 7. Since the screw shaft 6 is fixed by the first transmission means and the second nut 7 is linearly movable with respect to the second input shaft 2, the second nut 7 is formed on the screw shaft 6 and the second nut 7. It moves while drawing a helix in accordance with the lead of the screw. Thereby, the 1st nut 5 connected with the 2nd nut 7 also moves, drawing a spiral similarly to the 2nd nut. Since the screw leads formed on the output shaft 3 and the first nut 5 are different from the screw leads formed on the screw shaft 6 and the second nut 7, the output shaft 3 has a difference between the leads. Rotate.
[0051]
Here, the direction of the screw formed on the output shaft 3 and the first nut 5 is the same as the direction of the screw formed on the screw shaft 6 and the second nut 7. The lead of the screw formed is larger than the lead of the screw formed on the screw shaft 6 and the second nut 7. For this reason, the output shaft 3 can be rotated in the same direction as the rotation direction of the second input shaft 2, and the rotational speed of the second input shaft 2 can be reduced and transmitted to the output shaft 3.
[0052]
Further, the center line of the first input shaft 1 and the center line of the output shaft 3 are arranged on substantially the same straight line, and the center line of the second input shaft 2 and the center line of the output shaft 3 are substantially the same. The center point of thrust generated on the first input shaft 1 (vector (1)) and the center point of thrust generated on the second input shaft 2 (vector (2)) are The center point (vector {circle around (3)}) of the force acting on the output shaft 3 from the first nut 5 can be arranged on the same straight line. For this reason, it is possible to prevent the moment load from being generated by the thrust.
[0053]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the second input shaft may be a rotor of a hollow motor and the second input shaft may be directly rotated by the stator without rotating the second input shaft with a transmission device.
[0054]
The application of the present invention is not limited to an automatic steering device, and it can be applied to various applications as long as it has two input shafts and one output shaft and adds the torque or rotation angle of each input shaft. I can do it.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the first input shaft is rotated, the first transmission means causes the first nut to linearly move in the axial direction with respect to the output shaft. When the first nut moves linearly in the axial direction with respect to the output shaft, the output shaft rotates due to the motion conversion of the screw mechanism from linear motion to curved motion. When the second input shaft is rotated, the first nut moves while drawing a spiral by the second transmission means. Since the screw nut formed on the output shaft and the first nut is different from the screw lead formed on the screw shaft and the second nut, the output shaft is changed by the difference between the leads. Rotate. Therefore, torque can be efficiently transmitted from the first input shaft and the second input shaft to the output shaft side.
[0056]
Also, since the first input shaft and the second input shaft are always linked to the output shaft without a clutch, when one of the first input shaft and the second input shaft is rotated, the first input shaft and the second input shaft are always Torque can be transmitted to the output shaft.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a torque transmission device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a case where a first input shaft of the torque transmission device is rotated.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a case where a second input shaft of the torque transmission device is rotated.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a conventional steering apparatus with an automatic steering mechanism.
[Explanation of symbols]
1 ... First input shaft
2 ... Second input shaft
3 ... Output shaft
4 ... Housing
5 ... First nut
6 ... Screw shaft
7 ... Second nut
8 ... First transmission means
9 ... Second input shaft spline mechanism (second transmission means)
14 ... First input shaft spline mechanism
15 ... First input shaft screw mechanism

Claims (8)

第一の入力軸及び第二の入力軸のトルクを出力軸に伝動するトルク伝動装置であって、
ハウジングと、
第一の入力軸と、
第二の入力軸と、
軸線回りの回転運動を許容されると共に軸線方向の直線運動が制限された状態で前記ハウジングに支持され、外周にねじが形成される出力軸と、
前記出力軸に嵌まり合う第一のナットと、
前記出力軸の中心線上に配置され、前記出力軸とは異なるリードが形成されるねじ軸と、
前記ねじ軸に嵌まり合い、前記第一のナットに連結される第二のナットと、
第一の入力軸の回転運動が前記出力軸の回転運動に伝動するように、前記第一の入力軸の回転運動によって前記ねじ軸を軸線方向に直線運動させる第一の伝動手段と、
第二の入力軸の回転運動が前記出力軸の回転運動に伝動するように、前記第二の入力軸の回転運動によって、前記第二のナットを前記ねじ軸に対して回転運動させると共に前記第二のナットを前記ねじ軸に対して軸線方向に直線運動させる第二の伝動手段と、を備えることを特徴とするトルク伝動装置。A torque transmission device for transmitting torque of a first input shaft and a second input shaft to an output shaft,
A housing;
A first input axis;
A second input shaft,
An output shaft that is supported by the housing in a state in which a rotational motion around the axis is allowed and linear motion in the axial direction is restricted, and a screw is formed on the outer periphery;
A first nut that fits over the output shaft;
A screw shaft that is disposed on a center line of the output shaft and that has a lead different from the output shaft;
A second nut fitted to the screw shaft and connected to the first nut;
First transmission means for linearly moving the screw shaft in the axial direction by the rotational motion of the first input shaft so that the rotational motion of the first input shaft is transmitted to the rotational motion of the output shaft;
The rotational movement of the second input shaft causes the second nut to rotate with respect to the screw shaft so that the rotational movement of the second input shaft is transmitted to the rotational movement of the output shaft. And a second transmission means for linearly moving the second nut in the axial direction with respect to the screw shaft. 前記第一の伝動手段は、前記第一の入力軸を固定した状態では前記ねじ軸が回転運動するのを制限すると共に前記ねじ軸が軸線方向に直線運動するのを制限し、
前記第二の伝動手段は、前記第一の伝動手段が前記ねじ軸を軸線方向に直線運動させるのを許容する一方、前記第二の入力軸を固定した状態では前記第二のナットが回転運動するのを制限することを特徴とする請求項１に記載のトルク伝動装置。The first transmission means restricts rotational movement of the screw shaft in a state where the first input shaft is fixed and restricts linear movement of the screw shaft in the axial direction.
The second transmission means allows the first transmission means to linearly move the screw shaft in the axial direction, while the second nut rotates when the second input shaft is fixed. The torque transmission device according to claim 1, wherein the torque transmission device is limited. 前記第一の入力軸の中心線と前記出力軸の中心線とが略同一の直線上に配置され、且つ前記第二の入力軸の中心線と前記出力軸の中心線とが略同一の直線上に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のトルク伝動装置。The center line of the first input shaft and the center line of the output shaft are arranged on substantially the same straight line, and the center line of the second input shaft and the center line of the output shaft are substantially the same straight line. The torque transmission device according to claim 1, wherein the torque transmission device is disposed above. 前記第二の伝動手段は、前記第二の入力軸のトルクを前記第二のナットに伝動可能であると共に前記第二の入力軸に対して前記第二のナットが直線運動するのを許容する第二の入力軸用スプライン機構を有することを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のトルク伝動装置。The second transmission means can transmit the torque of the second input shaft to the second nut, and allows the second nut to linearly move with respect to the second input shaft. 4. The torque transmission device according to claim 1, further comprising a second input shaft spline mechanism. 前記第一の伝動手段は、
前記ねじ軸が回転運動するのを制限すると共に前記ねじ軸が軸線方向に直線運動するのを許容する第一の入力軸用スプライン機構と、
前記第一の入力軸の回転運動を前記ねじ軸の直線運動に変換する第一の入力軸用ねじ機構とを有することを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載のトルク伝動装置。The first transmission means is
A first input shaft spline mechanism that restricts rotational movement of the screw shaft and allows the screw shaft to linearly move in the axial direction;
5. The torque transmission device according to claim 1, further comprising: a first input shaft screw mechanism that converts a rotational motion of the first input shaft into a linear motion of the screw shaft. 6. 前記出力軸及び前記第一のナットに形成されるねじの向きは、前記ねじ軸及び前記第二のナットに形成されるねじの向きと同じで、しかも前記出力軸及び前記第一のナットに形成されるねじのリードは、前記ねじ軸及び前記第二のナットに形成されるねじのリードよりも大きいことを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載のトルク伝動装置。The direction of the screw formed on the output shaft and the first nut is the same as the direction of the screw formed on the screw shaft and the second nut, and is formed on the output shaft and the first nut. The torque transmission device according to any one of claims 1 to 5, wherein a lead of the screw to be formed is larger than a lead of the screw formed on the screw shaft and the second nut. 第一の入力軸及び第二の入力軸のトルクを出力軸に伝動するトルク伝動装置であって、
ハウジングと、
第一の入力軸と、
第二の入力軸と、
軸線回りの回転運動を許容されると共に軸線方向の直線運動が制限された状態で前記ハウジングに支持され、外周にねじが形成される出力軸と、
前記出力溝に嵌まり合う第一のナットと、
前記出力軸の中心線上に配置され、前記出力軸とは異なるリードが形成されるねじ軸と、
前記ねじ軸に嵌まり合い、前記第一のナットに連結される第二のナットと、
前記第二の入力軸のトルクを前記第二のナットに伝動可能であると共に前記第二の入力軸に対して前記第二のナットが直線運動するのを許容する第二の入力軸用スプライン機構と、
前記ねじ軸が回転運動するのを制限すると共に前記ねじ軸が軸線方向に直線運動するのを許容する第一の入力軸用スプライン機構と、
前記第一の入力軸の回転運動を前記ねじ軸の直線運動に変換する第一の入力軸用ねじ機構と、を備えることを特徴とするトルク伝動装置。A torque transmission device for transmitting torque of a first input shaft and a second input shaft to an output shaft,
A housing;
A first input axis;
A second input shaft,
An output shaft that is supported by the housing in a state in which a rotational motion around the axis is allowed and linear motion in the axial direction is restricted, and a screw is formed on the outer periphery;
A first nut that fits into the output groove;
A screw shaft that is disposed on a center line of the output shaft and that has a lead different from the output shaft;
A second nut fitted to the screw shaft and connected to the first nut;
A second input shaft spline mechanism capable of transmitting the torque of the second input shaft to the second nut and allowing the second nut to linearly move with respect to the second input shaft. When,
A first input shaft spline mechanism that restricts rotational movement of the screw shaft and allows the screw shaft to linearly move in the axial direction;
A torque transmission device comprising: a first input shaft screw mechanism that converts rotational motion of the first input shaft into linear motion of the screw shaft. 前記第一の入力軸の中心線と前記出力軸の中心線とが略同一の直線上に配置され、且つ前記第二の入力軸の中心線と前記出力軸の中心線とが略同一の直線上に配置されることを特徴とする請求項７に記載のトルク伝動装置。The center line of the first input shaft and the center line of the output shaft are arranged on substantially the same straight line, and the center line of the second input shaft and the center line of the output shaft are substantially the same straight line. The torque transmission device according to claim 7, wherein the torque transmission device is disposed above.
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