JP4169636B2 - 角形ロッドのロック装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、任意の多角形断面を有する角形ロッドのロック装置に関するものであって、更に詳細には、自動車のタイロッドの一部を構成する角形ロッドを選択的に且つ一時的にロック状態とさせることが可能なロック装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
多角形状の断面を有するロッドが種々の場面において使用されており、例えば、自動車のタイロッドにおいても六角形状の断面を有する比較的長尺の角形ロッドが使用されている。この様な比較的長い角形ロッドの場合には、例えば、ソケットレンチをその一端部に係合させることが可能であったとしても、角形ロッドに回転力を付与する場合には不都合が発生する。従って、この様な角形ロッドが比較的長い場合であるか、又はその端部にソケットレンチなどを係合させることが不可能である場合には、角形ロッドをその長手軸に沿っての所望の位置でロック状態とさせることが必要となる場合がある。特に、タイロッドの場合には、タイロッドの一部を構成する角形ロッドの両端は他の部材と常時接続状態にあり、ソケットレンチなどをその端部に係合させることは不可能である。
【0003】
図1を参照して、自動車用のタイロッドの場合について説明する。図1に示されているように、タイロッド1は、大略、角形ロッド2と、ロッドエンド部材3とを有しており、角形ロッド2は、両端部における丸棒部2aとその間の角形部2bとを有しており、一方の丸棒部2aには所定の範囲に亘って雄ネジ2cが形成されている。尚、角形部2bは、通常、略六角形の断面形状を有している。一方、ロッドエンド部材3には、所定の長さに亘って雌ネジ3aが形成されており、角形ロッド2の雄ネジ2cが該雌ネジ3aと螺合している。更に、雄ネジ2cにロックナット4が螺合されており、ロックナット4は、ロッドエンド部材3に対して締め付けることにより、角形ロッド2とロッドエンド部材3とを所定の相対的位置に維持することを可能としている。
【0004】
更に、角形ロッド2の他端部はボールジョイント5を介してリレーロッド6へ連結されており、一方、ロッドエンド部材3の他端部は、別のボールジョイント7を介してナックルアーム8へ連結されている。そして、ナックルアーム8は、対応する左又は右側の車輪(不図示)へ連結されている。又、リレーロッド6はステアリングギア(不図示)を介してステアリングシャフト(不図示)へ連結されている。従って、ステアリングハンドルを回転させると、リレーロッド6が左右方向に移動され、それにより、タイロッド1及びナックルアーム8を介して車輪(不図示)が所定の方向に操舵される。この場合に、例えば、車輪のトー角度を調整する場合には、最初に、タイロッド1のロックナット4を緩め、角形ロッド2を回転させてロッドエンド部材3との相対的な長さを調整し、次いで、再度、ロックナット4をロッドエンド部材3に対して締め付けてロック状態とさせることが必要である。角形ロッド2は、比較的長尺であるばかりか、その両端部は常時他の部材と連結されたままであるから、角形ロッド2を回転させる場合には、角形ロッド2の角形部2bの長手軸方向における所望の位置を横方向からアクセスして選択的に且つ一時的にロック状態とすることが必要である。
【0005】
ところで、この様なタイロッドの長さを調整するタイロッド調整装置は、例えば、特開平6−238532号に開示されているものがある。しかしながら、この従来技術では、機構が比較的複雑であるために、装置が全体的に大型となる傾向があり、更に、動作の迅速性の点で必ずしも満足のいくものではなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠点を解消し、改良した角形ロッドのロック装置を提供することを目的とする。
【0007】
本発明の別の目的とするところは、構成が比較的簡単であり、且つ動作が迅速な角形ロッドのロック装置を提供することである。
【0008】
本発明の更に別の目的とするところは、自動車のタイロッドを調整するタイロッド調整装置に使用するのに最適な角形ロッドのロック装置を提供することである。
【0009】
本発明の更に別の目的とするところは、改良したタイロッド調整装置を提供することである。
【0010】
本発明の更に別の目的とするところは、タイロッドの角形ロッドを容易に且つ迅速にロックさせることが可能なタイロッド調整装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、角形ロッドのロック装置において、
角形ロッドを挿入可能な幅を有しており且つ所定の周辺部から中央部へ延在する第1U字形状溝が設けられているセンターギア、
前記センターギアの前記第1U字形状溝と略同一の第2U字形状溝が設けられており前記センターギアの両側に同軸上に配設されている一対のサイドギア、
前記センターギアと前記一対のサイドギアとを同軸周りに相対的に回転させ前記第1U字形状溝と前記第2U字形状溝とが所定の角度関係となった場合に前記角形ロッドを前記第1及び第2U字形状溝の夫々の壁面によってロック状態とさせる回転制御手段、
を有していることを特徴とする角形ロッドのロック装置が提供される。
【0012】
好適には、前記回転制御手段が、前記センターギアと前記一対のサイドギアとを同軸周りに相対的に回転させる場合に、前記センターギアと前記一対のサイドギアの内の一方へ所定の制動力を付与すると共に他方へ駆動回転力を付与することを特徴とする。
【0013】
更に好適には、前記回転制御手段が、前記センターギアへ駆動回転力を供給することが可能な第1モータと、前記一対のサイドギアへ駆動回転力を供給することが可能な第2モータと、前記第2モータへ制動力を付与することが可能な制動装置とを有していることを特徴とする。
【0014】
更に好適には、前記第1及び第2モータが正逆回転可能なモータであり、且つ前記制動装置が、前記第2モータへ電磁的に制動力を付与することが可能な電磁的制動装置であることを特徴とする。
【0015】
更に好適には、前記第1及び第2U字形状溝の各々はその中心が半径方向に直線的に延在しており且つ前記角形ロッドの断面の最大寸法よりも大きな幅を有していることを特徴とする。
【0016】
更に好適には、前記幅は、前記角形ロッドの断面の最大寸法よりも所定の寸法だけ大きい寸法に設定されていることを特徴とする。
【0017】
更に好適には、前記各U字形状溝は、前記幅よりも狭い底部と、前記U字形状溝の側壁と前記底部とを結ぶ曲面有していることを特徴とする。
【0018】
更に好適には、前記底部が、平坦な底部であることを特徴とする。
【0019】
更に好適には、前記角形ロッドは断面が略六角形であることを特徴とする。
【0020】
更に好適には、前記角形ロッドが自動車のタイロッドの一部を構成していることを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の態様】
本発明の角形ロッドのロック装置は、その断面が任意の多角形状を有する角形ロッドをロックする場合に適用可能なものであり、その一例としては、タイロッドの角形ロッドをロックする場合に適用することが可能である。本発明は、タイロッド調整装置のみにその適用が限定されるものではないが、タイロッド調整装置に適用するのに最も適したものであるから、好適実施例としては、タイロッド調整装置に適用した場合について以下に説明する。
【0022】
図2を参照すると、タイロッド調整装置に適用した場合の本発明の1実施例に基づく角形ロッドのロック装置10の概略正面図が示されている。図3は、その概略平面図である。尚、タイロッド調整装置の全体的な構成としては、例えば、特開平6―238532号に開示されているものとすることが可能であり、特に、その図4に示されている調整ユニット40の代わりに本発明のロック装置10を装着することが可能である。即ち、図2に示されているロック装置10の支持アームをタイロッド調整装置の本体に固定させて装着させることが可能である。
【0023】
支持アーム9上には、球体12をその求心周りに回動自在に支持するブラケット11が固着されており、ブラケット11には傾斜接合面を有する第1係止部材16aが固着されている。球体12はハウジング18に固着されており、ハウジング18には第1係止部材16aの傾斜係合面に対向しており且つそれに対して接合又は離隔可能な第2傾斜係合面を具備する第2係止部材16bがフランジ17と共に固着されている。更に、ブラケット11には、シリンダ装置13が装着されており、このシリンダ装置13はブラケット11と相対的に球体12の位置をロック位置と非ロック位置との間で移動させることが可能である。シリンダ装置13によって、球体12がブラケット11と相対的に右方向に移動されてロック位置とされると、第1及び第2係止部材16a,16bが係合状態となり、従って、ハウジング18、従って本ロック装置10はロック状態に固定される。一方、シリンダ装置13によって、球体12がブラケット11と相対的に左方向の現在図示されている非ロック位置とされると、第1及び第2係止部材16a,16bは互いに離隔され、従って、ハウジング18、従って本ロック装置10は非ロック状態とされる。即ち、本ロック装置10が非ロック状態とされると、ハウジング18は、球体12の求心周りに所定の範囲に亘り回動することが可能となる。従って、この状態では、ハウジング18は、人間の腕が肘関節周りに回動自在であるのと類似した挙動をすることが可能となる。尚、シリンダ装置13には、ロック確認スイッチ14a及び非ロック確認スイッチ14bが設けられており、シリンダ装置13の状態を検知することが可能な構成とされている。
【0024】
ハウジング18内には、タイロッド1の角形ロッド2用のロック機構20を支持するための一対の第1支持プレート18a,18bと、タイロッド1のロックナット4用のロック機構を支持するための一対の第2支持プレート18c,18dと、第2支持プレート18c,18dの移動距離を規定する第3支持プレート18eとを有している。ロックナット4用のロック機構は、一対の第2支持プレート18c,18d間に回転自在に支持されているロックギア20と、第3支持プレート18eに固定されている支持部材19に支持されている回転駆動源21と、ロックギア20と回転駆動源21との間に介在されている歯車列などから構成されている回転力伝達系とを有している。尚、回転駆動源21は、例えば、ACサーボモータと、減速機構(歯車列)と、ロードセルとを有することが可能であり、当業者に公知の「ナットランナー」などを使用することが可能である。従って、回転駆動源21は、正逆回転可能であり、且つ所定のトルクの回転力を付与することが可能であり、更に回転速度制御及び定格トルク定格回転などの特性を有するものとすることが可能である。
【0025】
更に、一対の第2支持プレート18c,18dは、ロックギア20を回転自在に支持したままで、一方の第1支持プレート18bと第3支持プレート18eとの間において往復移動自在に装着されている。即ち、第3支持プレート18e上にはロック用シリンダ装置22が固着されており、該ロック用シリンダ装置22の進退移動可能なロッドは一方の第2支持プレート18dへ固着されている。従って、ロック用シリンダ装置22を動作させることにより、一対の第2支持プレート18c,18dは矢印Aで示した如く、第1支持プレート18bと第3支持プレート18eとの間の間隙において往復移動することが可能である。シリンダ装置22には一対の限界スイッチ23a,23bが設けられており、ロック限界スイッチ23aは、シリンダ装置22が動作されてロックギア20が双方向矢印Aの上方向における限界位置に位置され、ロックギア20がロックナット4と係合状態とされたことを示し、一方、非ロック限界スイッチ23bは、シリンダ装置22が動作されてロックギア20が双方向矢印Aの下方向における限界位置に位置され、ロックギア20がロックナット4から離脱されたことを示す。
【0026】
ロックギア20の具体的構成の一例を図4に示してある。ロックギア20は、ギア本体部20aと、中央部の円筒状の突起部20bと、ギア本体部20aの所定の周辺部から中央部へ該ギア本体部20aを切り欠いて延在する案内部20cと、中央部を切り欠いて設けられており且つロックナット4の外形形状と略同一形状であるが僅かに寸法が大きく設定されている係合部20d、ギア本体部20aの周辺に沿って設けられているギア歯20eとを有している。尚、図4の図示例においては、突起部20bは片側のみに設けられているが、好適には、両側に同一の形状及び構成の突起部20bを設けると良い。その場合に、両側の円筒形状の突起部20bは、一対の第2支持プレート18c,18dに穿設されている支持孔内に挿通させて、ロックギア20を回転自在に支持させることが可能である。尚、案内部20cの幅は、角形ロッド2の丸棒部2aが容易に挿入可能な大きさに設定する。
【0027】
ロックギア20は、図4に示されているように、回転駆動源21により、例えば矢印B方向に低速で回転させながら、シリンダ装置22を退避方向へ動作させてロックギア20を矢印A’方向へ移動させ、ロックナット4を係合部20d内に係合させてロック状態とさせる。この場合に、ロックナット4が係合部20d内に係合されると、ロックギア20は更に矢印A’方向へ移動し、シリンダ装置22においては、限界スイッチ23aによってその状態が検知される。シリンダ装置22を進出方向へ動作させると、ロックギア20は矢印A’と反対方向へ移動され、従ってロックギア20はロックナット4から離脱されて非ロック状態となり、その状態はシリンダ装置22における限界スイッチ23bによって検知される。尚、ロックギア20は所定の低速回転状態で矢印A’方向へ移動させて、ロックナット4と係合状態とさせるものであるから、円筒状突起20bの端面において係合部20dに対して傾斜又はテーパが付けられた面取り部を形成しておくと、係合部20dとロックナット4との係合はより滑らかなものとさせることが可能となる。
【0028】
次に、再度図2及び3を参照して、角形ロッド2用のロック機構30について説明する。角形ロッド2用のロック機構30は、本発明の角形ロッドのロック装置の好適実施例に基づいて構成されたものであり、それは、1個のセンターギア31及びその両側に配置されている一対のサイドギア32,32を有している。これら3個のギア31,32は同軸上を相対的に回転可能に設けられており、角形ロッド2を一時的にロックすることが可能なロック用のギア組立体を構成している。これらのロック用の各ギア31,32は、略同一の略U字形状の切り欠き部を有しており、これら3個のギアが整列された状態において、角形ロッド4をそれらの切り欠き部内に挿入させることが可能である。
【0029】
ロック用のセンターギア31は、略円盤形状の本体に所定の円周部から中央部へ延在して切り欠かれているU字形状溝31aが形成されており、U字形状溝31aは、図9に良く示してあるように、周辺部から中央部へ延在する側壁によって画定される案内部31a1、底部31a2、案内部31a1と底部31a2とを結ぶ湾曲部31a3とによって構成されている。図9に示した実施例においては、案内部31aは幅が角形ロッド2のの断面における最大寸法(図示例においては、六角形断面の対向する一対の頂点の間の距離)+所定のクリアランス(図示例においては、Gl+Gr)に設定されている。従って、角形ロッド2がその中心軸周りにどのような位置にあっても、角形ロッド2を案内部31a1内に容易に挿入させることが可能である。このクリアランスは、角形ロッドの寸法及び形状、更には案内部31a1の形状等を考慮して適宜決定する。更に、底部31a2の深さ位置は角形ロッド2が底部31a2と接触した場合に、角形ロッド2の中心軸がセンターギア31の回転軸と略一致するように設定することが良い。更に、底部31a2は平坦な形状とすることが望ましい。ギア本体の周辺部に沿ってギア歯31bが設けられており、従って、回転駆動源からの回転力を歯車列を介してセンターギア31へ伝達させることが可能である。
【0030】
更に、図6により良く示されているように、ロック用センターギア31には、その両側の中央部に夫々円形状凹所31cが設けられている。この円形状凹所31cは、後述するように、両側の夫々のサイドギア32の対応する円柱状の突起部が挿入されて、センターギア31をその回転軸周りに回転自在に支持するためのものである。
【0031】
ロック用のサイドギア32は、基本的には、ロック用のセンターギア31と同一の構成を有しており、従って、円盤状のギア本体を所定の円周部から中央部へ延在して切り欠いてU字形状溝32aが形成されており、且つその周辺部周りに延在してギア歯32bが設けられている。このU字形状溝32aは、図示例においては、センターギア31のU字形状溝31aとその構成は実質的に同一である。更に、図6に最も良く示されているように、一対のサイドギア32の各々には、その両側の略中心部に円柱状の突起部32cが設けられており、該突起部32cはその半径がU字形状溝32aの案内部32a1の幅よりも所定の寸法だけ大きく設定されており、且つサイドギア32の回転中心軸と略同軸上に位置されている。このサイドギア32の一方の突起部32cは、対応する支持プレート18aに形成されている支持孔18a3内に回転自在に嵌合し、且つ他方の突起部32cは、対応するセンターギア31の側部に設けられている円形状凹所31cに回転自在に嵌合する。従って、1個のセンターギア31とその両側に配設されている一対のサイドギア32,32からなるロック用組立体は、一対の第1支持プレート18a,18b間において共通の回転軸周りに相互に回転自在に支持されている。
【0032】
図1に示したように、第1支持プレート18a上にはサイドギア32用の回転駆動源としてのサイドギア用モータ44と、センターギア31用の回転駆動源としてのセンターギア用モータ45が装着されている。更に、夫々のモータ44,45には、夫々のモータに対して電磁的に適宜設定した制動力を付与することが可能なブレーキ46,47が装着されている。サイドギア用モータ46のモータシャフト上には一対のモータギア39,39が固着されている。夫々のモータギア39,39は、夫々の中間ギア37,37を介して、更に、夫々の一対のギャップギア33b,34bを介して夫々のサイドギア32,32へ駆動結合されている。従って、これらのギア39,37,33b,34bは、サイドギア用モータ44とサイドギア32,32との間において、該モータ44の回転駆動力をサイドギア32,32へ伝達させるための歯車列を構成している。尚、モータ44にはブレーキ46が装着されており、ブレーキ46は電磁的に該モータ44に対して適宜設定された制動力を付与するものであるから、この制動力も該歯車列を介してサイドギア32,32へ伝達されることとなる。
【0033】
更に、センターギア用モータ45のモータシャフト上にはモータギア42が固着されており、モータギア42は、3個の中間ギア40,38,36及びギャップギア33a,34aを介してセンターギア32へ駆動結合されている。従って、これらのギア40,38,36,33a,34aは、センターギア用モータ46とセンターギア31との間において、該モータ46の回転駆動力をセンターギア31へ伝達させるための歯車列を構成している。モータ45にはブレーキ47が装着されており、ブレーキ47は電磁的に該モータ46に対して適宜設定された制動力を付与することが可能であり、この制動力も該歯車列を介してセンターギア31へ伝達されることとなる。更に、図1及び2においては、サイドギア32,32の回転位置調整用シャフト60へ駆動結合された歯車列及びセンターギア31の回転位置調整用シャフト61へ駆動結合された歯車列が設けられており、これらのシャフト60,61を適宜回転させることにより、センターギア31及びサイドギア32,32の回転位置を適宜補正することが可能である。
【0034】
更に、図1及び2に示されているように、第1支持プレート18a上には、長手軸方向に進退自在なロッドを具備するシリンダ装置51が装着されており、該シリンダ装置51の進退自在なロッド先端にはガイドプレート50が固着されている。このガイドプレート50は、ロック用のセンターギア31及びサイドギア32,32に形成されているU字形状溝と略同一形状であるが、更にその先端部をラッパ形状に拡広させた形状の溝が形成されている。このガイドプレート50は、角形ロッド2をセンターギア31及びサイドギア32.32の夫々のU字形状溝内への挿入を容易とさせるために角形ロッド2を案内する機能を有している。角形ロッド2が挿入された後は、シリンダ装置51を動作させてガイドプレート50を後退位置へ位置させて、ロック用のセンターギア31及びサイドギア32,32によるロック動作に悪影響を与えることを回避することが可能である。
【0035】
更に、図1に示したように、センターギア31の歯車列内における中間ギア36の特定のギア歯の頂部にはセンターギア31の原点位置を表すための反射部53aが設けられており、同様に、サイドギア32の歯車列内における中間ギア37の特定のギア歯の頂部にはサイドギア32の原点位置を表すための反射部53bが設けられており、更に、ロックギア20へ回転駆動力を伝達するための歯車列内における中間ギア35の特定のギア歯の頂部にはロックギア20の原点位置を表すための反射部53cが設けられている。これらの反射部53a〜53cは、特に向上された所定の反射率を有するように設定されている。従って、これらの特に高い反射率の値に設定されている反射部からの反射に基づいて、夫々の対応するギアが所定の原点位置(例えば、U字形状溝が前方へ指向された位置)にあることを認識することが可能である。
【0036】
更に、図2に示されているように、サイドギア32用の中間ギア37、センターギア31用の中間ギア36と、ロックギア20用の中間ギア35の周辺部におけるギア歯に対向してその夫々の先端部を配置させた3本のセンサファイバ52a〜52cが配設されている。これらのセンサファイバ52a〜52cの各々は同軸構造になっており、その内側部を介して所定の光をガイドしてその先端から対向する物体へ光を照射し、且つその反射光を内側部の周りの周辺部を介して光検知器へガイドするものである。従って、対応する中間ギアが回転すると、ギア歯には山と谷とが存在するので、対応するセンサファイバ52を介して受光される反射光の高度が変化し、そのことを検知することによって対応するギアが回転したことを検知することが可能である。更に、中間ギア35,36,37には上述した如く反射部53が設けられているので、センサファイバ52によってこの反射部53を検知し、対応するギアが原点位置にあることを判別することが可能である。
【0037】
更に、図5及び6に良く示されているように、一対の第1支持プレート18a,18bは一対のスペーサ48,48によりピン止めされて一体的に形成されており、夫々のプレート18には、角形ロッド2を挿入させるための、拡開部18a1とそれに連通する平行案内部18a2とが形成されている。平行案内部18a2は、円形状の支持孔18a3へ連通しており、更にロック用ギアのU字形状溝の幅と略同一の幅に形成されている。更に、第1支持プレート18には、ギャップギア33,34を夫々回転自在に支持する一対のピン49,49が装着されており、更に、サイドギア32用のモータシャフト44a及びセンターシャフト31用のモータシャフト45aが部分的に示されている。尚、ギャップギア33,34が設けられている理由は、図示例においては、センターギア31及びサイドギア32には、U字形状溝が設けられているので、夫々の周辺部に沿って設けられているギア歯31b,32bは周辺部に沿って連続しておらずU字形状溝の開口部において切断されているからである。従って、中間ギア37,36を介して駆動力を伝達させる場合に、中間ギア37,36から夫々の対応するセンターギア31及びサイドギア32へ駆動力を伝達するとすると、U字形状溝の開口部が中間ギア37,36に対向した場合に駆動力の伝達は不連続的となる。このことを回避するために、一対のギャップギア33,34を設けて、U字形状溝が一方のギャップギアに対向した場合であっても、他方のギャップギアがU字形状溝の無いギア歯の部分との噛み合い状態を維持することにより駆動力の伝達を滑らかなものとなる。
【0038】
次に、先ず、図7及び8を参照して、本発明の原理に基づいて角形ロッド2b(図示例では、断面六角形状の角形ロッド)をロックさせる動作について概略的に説明する。図7(A)に示した如く、センターギア31とその両側のサイドギア32の夫々のU字形状溝を整合させた状態で(例えば、前述した原点位置を検出することにより)、角形ロッド2bを該整合されたU字形状溝内に挿入させ、該溝の底部に接触させて位置させる。そして、一対のサイドギア32に所定の弱い制動力を付与した状態で、センターギア31に対して矢印C”で示した方向への回転力を付与する。図示例においては、角形ロッド2bは断面六角形であるから、センターギア31が、制動力が付与されており現在静止状態にあるサイドギア32と相対的に約30度回転すると、センターギア31のU字形状溝とサイドギア32のU字形状溝とによって角形ロッド2bはロック状態とされる。ロックされると、サイドギア32へ付与されている制動力は弱い値に設定されているので、センターギア31へ付与される回転力によって、サイドギア32も、矢印Dで示したように、センターギア31と一緒に同じ方向へ同じ速度で同期的に回転を始める。このサイドギア32の矢印D方向への回転の開始は、センサファイバ52によってすぐに検知され、従ってロック状態の発生を直接的に検知することが可能である。このロック状態において、サイドギア用及びセンターギア用のモータ44,45を同期的に回転させて、サイドギア32及びセンターギア31を両方向矢印Eで示した如く任意の方向へ一体的に回転制御させることが可能である。従って、角形ロッド2bを任意の方向へ所望の回転角度だけ回転させることが可能である。このことは、タイロッド調整装置への適用例においては、タイロッド1において角形ロッド2を回転させてタイロッドの長さを調整することが可能であることを意味している。
【0039】
図8(A)及び(B)に示した如く、角形ロッド2bが六角形の断面形状である場合には、センターギア31をサイドギア32と相対的に30度回転させただけで角形ロッド2bがロックされることとなる。そのことは、センターギア31をサイドギア32と相対的に反時計回転方向C’に回転させた場合でも、一方時計方向C”に回転させた場合でも異なることはない。更に、センターギア31を静止状態に保持してサイドギア32を回転させるか、又はサイドギア32を静止状態に保持してセンターギア31を回転させるかによって異なることもない。
【0040】
次に、図10乃至12を参照して、本発明の1実施例に基づいて、六角断面形状の角形ロッド2bをロックさせる動作について詳細に説明する。先ず、図10に示したように、センターギア31及びサイドギア32が全て原点位置にあり夫々のU字形状溝31a,32aが整合されている状態で、角形ロッド2bを該整合されているU字形状溝内に挿入させる。尚、角形ロッド2bはどのような回転位置にあるかは不明であるから、U字形状溝の幅は、図9に示した如く、角形ロッド2bの断面における最大寸法よりも所定のクリアランスだけ大きな値に設定されていることが必要である。次に、図11に示した如く、角形ロッド2bがU字形状溝の底部31a2に接触して位置させ、次いで、センターギア31には所定の弱い制動力を付与した状態で、サイドギア32に対して反時計方向の回転力を付与する。そして、約30度サイドギア32が回転すると、角形ロッド2bの頂点P1がセンターギア31のU字形状溝の底部31a2と接触し、頂点P2がセンターギア31のU字形状溝の左側案内部側壁31a1と接触し、更に頂点P3がサイドギア32のU字形状溝の右側案内部側壁32a1と接触した状態でロックされる。尚、この場合に、U字形状溝の寸法及び具体的形状によっては、頂点P4もセンターギア31及びサイドギア32のU字形状溝の夫々の底部と接触する場合もある。しかしながら、基本的には、六角形の角形ロッド2bの場合には、少なくとも三つの頂点P1〜P3がセンターギア31及びサイドギア32の夫々のU字形状溝の側壁に接触されることによってロックされた状態となり、この状態においては、センターギア31とサイドギア32との回転方向において一体的に保持することにより(例えば、両者を同期回転させることにより)、角形ロッド2bはロックされた状態が維持され、ギア31,32の回転と共に一体的に回転する。
【0041】
そして、角形ロッド2bのロック状態を解除するためには、サイドギア32をセンターギア31に対して反対の方向、即ち時計方向に約30度回転させるだけで良い。この状態において、夫々のギアのU字形状溝を整合させることにより、角形ロッド2bは容易にU字形状溝から取り出すことが可能である。
【0042】
次に、図2及び3をも参照して、本発明の原理をタイロッド調整装置に適用した場合の動作について以下に説明する。図2に示した状態は、センターギア31とサイドギア32とを原点位置に位置させており夫々のU字形状溝が整合している状態を示している。この状態において、不図示の制御装置からの信号により、タイロッド調整装置10の位置を上下左右前後に制御して、タイロッド1の角形ロッド2の角形部2bを該U字形状溝内に挿入させる。次いで、ブレーキ46によってモータ44へ電磁的に制動力を付与して、一対のサイドギア32,32に対して所定の弱い制動力を付与しながら、モータ45を駆動させてセンターギア31へ所定の回転駆動力を付与する。すると、センターギア31が約30度回転した場合に、角形部2bはセンターギア31とサイドギア32とによってロックされ、従ってサイドギア32は弱い制動力に対向してセンターギア31と共に回転を開始し、そのことは、センサファイバ52によって検知されて、その検知信号は制御装置へ送られる。
【0043】
次いで、この検知信号を受取ると、制御装置は駆動源21を駆動させてロックギア21を所定の低速で回転させながら、シリンダ装置22へ付勢信号を送ってロックギア20を角形ロッド2の軸に沿って移動させてロックギア20をロックナット4と係合させる。この係合状態は、スイッチ23aによって検知されてその信号は制御装置へ送られ、次いで、制御装置からの信号により、駆動源21から所定のトルクの回転駆動力がロックギア20へ伝達され、従ってロックナット4が回転されてタイロッド1の角形ロッド2とロッドエンド部材3とを相対的に回転自在な状態とさせる。次いで、制御装置は、シリンダ装置13へ制御信号を送って第1及び第2係止部材16a,16b間に間隙をあけて、タイロッド調整装置10を球体12の求心周りに所定の角度範囲内において自由に移動可能な状態とさせる。即ち、タイロッド調整装置10は、球体12の求心周りに人間の腕が肘関節周りに移動可能な状態とさせる。
【0044】
その状態において、制御装置からの信号によって、ロック状態にあるセンターギア31とサイドギア32とをモータ44及び45を同期制御することにより同時に同一方向に所定角度回転させる。これにより、角形ロッド2がロッドエンド部材3と相対的に回転されて、タイロッドの長さ調整が行われる。その調整が終了した後に、制御装置からの信号により、駆動源21を再度駆動させて、ロックギア20を所定の方向へ回転させて、ロックナット4を回転させてそのロッドエンド部材3に対しての締め付けを行う。この締め付けが完了した後に、シリンダ装置22によってロックギア20を元の位置へ復帰させ、それによりロックギア20をロックナット4から離脱させる。更に、センターギア31及びサイドギア32を所定の限定位置へ復帰させて、夫々のU字形状溝を整合状態とさせ、更にタイロッド調整装置10を後退させて角形ロッド2をU字形状溝から離脱させる。
【0045】
【発明の効果】
本発明によれば、角形ロッドを迅速に且つ確実にロックさせることが可能である。例えば、断面が六角形の角形ロッドの場合には、約30度ギアを回転させるだけで角形ロッドをロックさせることが可能である.更に、本発明の角形ロッドのロック装置は、その構成が比較的簡単であり、従って製造コストを低く抑えることが可能であり、しかも位置制御が容易且つ正確となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 自動車のタイロッドの構成例を示した概略斜視図。
【図2】 本発明の1実施例に基づいて構成された角形ロッドのロック装置をタイロッド調整装置に適用した例を示した概略正面図。
【図3】 図2に示した装置の概略平面図。
【図4】 図2に示した装置においてロックギアがロックナットへ係合する状態を示した概略斜視図。
【図5】 本発明の1実施例に基づいて構成された角形ロッドのロック装置の1例を示した概略斜視図。
【図6】 図5の装置の構成をより詳細に示した概略斜視分解図。
【図7】 (A)及び(B)は図5の装置の動作を説明するのに有用な各概略斜視図。
【図8】 (A)及び(B)は図5の装置の動作を説明するように有用な各概略図。
【図9】 本発明の装置におけるロック用センターギア及びサイドギアのU字形状溝の形状及びそれと角形ロッドとの相対的な関係を示した概略図。
【図10】 本発明の装置におけるロック動作の一つの段階における状態を示した概略図。
【図11】 本発明の装置におけるロック動作の一つの段階における状態を示した概略図。
【図12】 本発明の装置におけるロック動作の一つの段階における状態を示した概略図。
【符号の説明】
10:角形ロッドのロック装置
30:ロック機構
31:センターギア
31a:U字形状溝
31a1:案内部
31a2:底部
32a3:湾曲部
32:サイドギア
33:ギャップギア
35,36,37:中間ギア
45,45:モータ
46,47:ブレーキ
Claims (9)
- 六角形状の断面を有する角形ロッドのロック装置において、
角形ロッドを挿入可能な幅を有しており且つ所定の周辺部から中央部へ延在する切り欠き部としての第1U字形状溝が円盤形状の本体に設けられているセンターギア、
前記センターギアの前記第1U字形状溝と略同一の切り欠き部としての第2U字形状溝が円盤形状の本体に設けられており前記センターギアの両側に同軸上に配設されている一対のサイドギア、
前記センターギアと前記一対のサイドギアとを同軸周りに相対的に回転させ前記第1U字形状溝と前記第2U字形状溝とが所定の角度関係となった場合に前記角形ロッドの少なくとも3つの頂点を前記第1及び第2U字形状溝の側壁及び底部と接触させることによってロック状態とさせる回転制御手段、
を有していることを特徴とする角形ロッドのロック装置。 - 請求項1において、前記回転制御手段が、前記センターギアと前記一対のサイドギアとを同軸周りに相対的に回転させる場合に、前記センターギアと前記一対のサイドギアの内の一方へ所定の制動力を付与すると共に他方へ駆動回転力を付与することを特徴とする角形ロッドのロック装置。
- 請求項1又は2において、前記回転制御手段が、前記センターギアへ駆動回転力を供給することが可能な第1モータと、前記一対のサイドギアへ駆動回転力を供給することが可能な第2モータと、前記第2モータへ制動力を付与することが可能な制動装置とを有していることを特徴とする角形ロッドのロック装置。
- 請求項3において、前記第1及び第2モータが正逆回転可能なモータであり、且つ前記制動装置が、前記第2モータへ電磁的に制動力を付与することが可能な電磁的制動装置であることを特徴とする角形ロッドのロック装置。
- 請求項1乃至4の内のいずれか1項において、前記第1及び第2U字形状溝は前記センターギア及び前記一対のサイドギアの夫々の中心から半径方向に直線的に延在しており且つ前記角形ロッドの六角形断面の対向する一対の頂点間の距離よりも大きな幅を有していることを特徴とする角形ロッドのロック装置。
- 請求項5において、前記幅は、前記対向する一対の頂点間の距離よりも所定の寸法だけ大きい寸法に設定されていることを特徴とする角形ロッドのロック装置。
- 請求項5において、前記各U字形状溝は、前記幅よりも狭い底部と、前記U字形状溝の側壁と前記底部とを結ぶ曲面を有していることを特徴とする角形ロッドのロック装置。
- 請求項7において、前記底部が、平坦な底部であることを特徴とする角形ロッドのロック装置。
- 請求項1乃至8の内のいずれか1項において、本ロック装置がタイロッド調整装置の一部を構成していることを特徴とする角形ロッドのロック装置。
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