JP4658854B2

JP4658854B2 - トラクションドライブ変速装置及び車両用操舵装置

Info

Publication number: JP4658854B2
Application number: JP2006127376A
Authority: JP
Inventors: 康嘉東崎; 壮司吉見; 彰彦梅田; 秀一諌山; 浩之園部; 勇塩津
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2006-05-01
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2026-05-01
Also published as: JP2007298127A

Description

本発明は、たとえば車両の操舵系等に適用されるトラクションドライブ変速装置と、このトラクションドライブ変速装置を用いた車両用操舵装置に関する。

従来より、転がり滑り状態にある転動体の接触部に作用する接線力を利用し、入力軸の回転数と出力軸の回転数との間に変速比をもってトルクの伝達を行うトラクションドライブ変速装置が知られている。この場合の転動体は、内輪軌道面と外輪軌道面との間に、入力軸及び出力軸の軸線に対して等間隔環状に複数配置されている。また、これら複数の転動体は、内輪と外輪との間に配置された円筒状の転動体保持器（保持部材）に対して、たとえば櫛状等に形成された各凹部の転動体保持部に各々が緩く嵌合した状態で回動自在に保持されている。（たとえば、特許文献１参照）
特開２００３−３３６７０６号公報

ところで、上述した従来のトラクションドライブ変速装置は、各転動体が各々転動体保持部に緩く嵌合した状態で等間隔環状に配置されているため、転動体と転動体保持部との間には回転方向の隙間が存在することとなる。このような隙間の存在は、入出力軸間でトルク伝達を行う際、トルク伝達の開始時にわずかに空転する回転方向の遊び（以下、「バックラッシ」と呼ぶ）を形成する原因となり、隙間が大きい場合ほどバックラッシも大きくなる。
従って、たとえば車両用操舵装置のトルク伝達系に従来のトラクションドライブ変速装置を採用した場合には、バックラッシの存在がダイレクト感の低下などステアリング操作のフィーリングに悪影響を及ぼすことになるため、転動体と転動体保持部との間に存在する隙間を必要最小限に抑えることが望まれる。

このような背景から、転動体と転動体保持部との間に形成される隙間を小さくすることにより、バックラッシを抑制したトラクションドライブ変速装置の開発が望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バックラッシを必要最小限に抑制したトラクションドライブ変速装置、及びこのトラクションドライブ変速装置を用いた車両用操舵装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の請求項１に係るトラクションドライブ変速装置は、入力軸と出力軸との間に介在させた転動体のトラクションを利用し、前記入力軸の回転数を所望の変速比に変化させて前記出力軸から出力するトラクションドライブ変速装置において、前記転動体と、該転動体を回動自在に保持するよう保持部材に形成された転動体保持部との間に形成される隙間を狭めるバックラッシ低減手段を設け、該バックラッシ低減手段が、回転方向に隣接する前記転動体保持部の間に穿設されたテーパ穴と、該テーパ穴に打ち込まれるテーパピンとにより構成されることを特徴とするものである。

このようなトラクションドライブ変速装置によれば、転動体と、この転動体を回動自在に保持するよう保持部材に形成された転動体保持部との間に形成される隙間を狭めるバックラッシ低減手段を設けたので、転動体保持部に対して高精度の加工を施さなくても、バックラッシを確実に低減することができる。そして、前記バックラッシ低減手段は、回転方向に隣接する転動体保持部の間に穿設されたテーパ穴と、該テーパ穴に打ち込まれるテーパピンとにより構成され、テーパ穴に打ち込むテーパピンの打込量に応じて保持部材側が変形するので、転動体と転動体保持部との間に形成されてバックラッシの原因となる隙間を微調整して低減することができる。

本発明の請求項２に係るトラクションドライブ変速装置は、入力軸と出力軸との間に介在させた転動体のトラクションを利用し、前記入力軸の回転数を所望の変速比に変化させて前記出力軸から出力するトラクションドライブ変速装置において、前記転動体と、該転動体を回動自在に保持するよう保持部材に形成された転動体保持部との間に形成される隙間を狭めるバックラッシ低減手段を設け、該バックラッシ低減手段が、前記転動体の各々を異なる回転方向へ引きつける磁力であることを特徴とするものである。

このようなトラクションドライブ変速装置によれば、転動体と、この転動体を回動自在に保持するよう保持部材に形成された転動体保持部との間に形成される隙間を狭めるバックラッシ低減手段を設けたので、転動体保持部に対して高精度の加工を施さなくても、バックラッシを確実に低減することができる。この場合、前記バックラッシ低減手段において、転動体と転動体保持部との間は、転動体が両回転方向のいずれか一方に引き寄せられて隙間のない状態となる。従って、複数ある転動体が磁力により各々異なる回転方向に引き寄せられるため、いずれの回転方向においても転動体保持部との間に隙間のない転動体が存在してバックラッシを低減する。

本発明の請求項３に係るトラクションドライブ変速装置は、入力軸と出力軸との間に介在させた転動体のトラクションを利用し、前記入力軸の回転数を所望の変速比に変化させて前記出力軸から出力するトラクションドライブ変速装置において、前記転動体と、該転動体を回動自在に保持するよう保持部材に形成された転動体保持部との間に形成される隙間を狭めるバックラッシ低減手段を設け、該バックラッシ低減手段が、前記転動体保持部の少なくとも１つを軸方向にずらした配置であることを特徴とするものである。

このようなトラクションドライブ変速装置によれば、転動体と、この転動体を回動自在に保持するよう保持部材に形成された転動体保持部との間に形成される隙間を狭めるバックラッシ低減手段を設けたので、転動体保持部に対して高精度の加工を施さなくても、バックラッシを確実に低減することができる。この場合、前記バックラッシ低減手段において、前記転動体保持部の少なくとも１つを軸方向にずらした配置にするので、少なくとも１つの転動体が軸方向に移動して転動体保持部に押圧され、この結果、転動体と転動体保持部との間に形成される隙間を低減することができる。

上記のトラクションドライブ変速装置において、前記転動体保持部及び前記転動体は、互いに接触する面の少なくとも一方に摩擦係数低減処理を施されていることが好ましく、これにより、転動体保持部と転動体との間に生じる摩擦力を低減することができる。

本発明に係る車両用操舵装置は、運転者のステアリング操作が、請求項１から４のいずれかに記載のトラクションドライブ変速装置を介して車両の操舵輪に伝達されることを特徴とするものである。

このような車両用操舵装置によれば、トラクションドライブ変速装置の転動体保持部に高精度の加工を施すことなくバックラッシを確実に低減できるので、ステアリング操作のダイレクト感が損なわれること防止して良好なステアリング操作のフィーリングを得ることができる。また、摩擦係数低減処理を施すことにより、転動体保持部と転動体との間に生じる摩擦力を低減できるので、ステアリング操作時の無負荷損失トルクを低減することができる。

上述した本発明によれば、転動体と転動体保持部との間に形成される隙間を狭めるバックラッシ低減手段を設けることにより、転動体保持部に対してコスト面で不利になる高精度の加工を施さなくても、バックラッシを確実に低減することができる。このため、トルク伝達を開始する際にも遊びによる伝達遅れが少なくなり、従って、ダイレクト感のあるトルク伝達を可能にしたトラクションドライブ変速装置を提供することができる。
また、本発明のトラクションドライブ変速装置を車両用操舵装置のトルク伝達系に採用すれば、バックラッシの低減によりダイレクト感のあるステアリング操作が可能になり、ステアリング操作の操舵フィーリングが向上するという顕著な効果が得られる。

また、本発明のトラクションドライブ変速装置は、転動体保持部及び転動体が互いに接触する面の少なくとも一方に摩擦係数低減処理を施すことにより、転動体保持部と転動体との間に生じる摩擦力を低減することができる。このため、バックラッシの低減に伴って大きくなる無負荷損失トルクの抑制が可能となり、たとえば車両用操舵装置においては、ステアリング操作の操舵フィーリングをより一層向上させることができる。
なお、車両用操舵装置のトルク伝達系において、上述した無負荷損失トルクはタイヤに対する負荷がない状態で生じる抵抗力のことであり、従って、ステアリング操作時には操舵フィーリングに悪影響を及ぼす引っ掛かり感として現れる。

以下、本発明に係るトラクションドライブ変速装置及び車両用操舵装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜構成例１＞
図２は、本発明に係るトラクションドライブ変速装置の構成例１を示す断面図である。このトラクションドライブ変速装置（以下、「変速装置」と呼ぶ）１０は、入力軸Ｓｉと出力軸Ｓｏとの間に介在させた転動体Ｋのトラクションを利用し、入力軸Ｓｉの回転数を所望の変速比に変化させて出力軸Ｓｏから出力する機能を有している。

トラクションは、転がり滑り状態にある回転体として複数配設された転動体Ｋの接触部に作用する接線力であり、図示の例では、入力軸Ｓｉを設けた内輪２０と、出力軸Ｓｏを設けた外輪３０との間に、保持器４０に保持された転動体Ｋを複数介在させてトラクションドライブ機構ＴＲが構成されている。このトラクションドライブ機構ＴＲは、内輪２０及び外輪３０と転動体Ｋとの接触面にできる油膜のレオロジー特性によって、内輪２０から転動体Ｋを介して外輪３０にトルクを伝達することができる。このトルク伝達時において、転動体Ｋは自転しながら内輪２０の外側を公転する。

トラクションドライブ機構ＴＲは、変速装置１０のハウジング１１内に収納され、同一軸線上に配置された入力軸Ｓｉ及び出力軸Ｓｏがハウジング１１の両端部から外部に突出している。
内輪２０は二分割構造とされ、同一軸線上を回転するように配置された２部材の対向面間でトルク伝達を行うため、調圧カム５０が配設されている。すなわち、内輪２０は入力軸部２１と内輪部２２とに分割され、入力軸部２１及び内輪部２２の対向面２１ａ，２２ａ間には、円柱形状とした調圧カム５０を設置する凹部２３が複数組設けられている。この凹部２３は、対向面２１ａ，２２ａの対称位置にそれぞれ設けられた一対の溝部が一組となって形成する空間であり、この空間内に調圧カム５０が転がり滑り可能な状態で収納される。このような凹部２３は、円周方向に等ピッチとなるよう軸中心から放射状に複数組設けられるが、この数は諸条件に応じて適宜選択すればよい。なお、図示の例では、円周方向に９０度ピッチとした４組の凹部２３が設けられ、各凹部２３は、調圧カム５０が互いに干渉しないよう軸中心から適当な距離を設けた位置にある。

また、凹部２３は、傾斜面または曲面を形成する断面形状とされる。図示の例では、対向面２１ａ，２２ａに各々断面形状を二等辺三角形とした溝部を設け、対向する一対の溝部を重ね合わせることで矩形断面形状の凹部２３が形成されている。なお、凹部２３を形成する溝部は、対向面２１ａ，２２ａの対称位置に配設する必要はなく、対向面間に凹部を形成できればよい。
また、内輪２０は、入力軸部２１がハウジング１１に軸受１２を介して回動可能に支持され、ハウジング１１の外部に突出する入力軸部２１には、図示しないトルク発生源が連結される。なお、図中の符号１３はオイルシール、１４は入力軸部２１を軸方向に押圧する板ばね、２４は内輪部２２の外周面に固着された内側リング部材である。

この結果、凹部２３に設置された円柱形状の調圧カム５０は、入力軸部２１に入力を受けると、くさび効果により内輪部２２を軸方向へ押す力、すなわちスラスト荷重を発生させる。このスラスト荷重は、入力軸部２１に入力される軸トルクの大きさに応じて変化するものである。従って、同一軸線上を回転するように配置された入力軸部２１及び出力軸部２２の２部材が対向する面間に複数の凹部２３を形成し、各凹部２３に調圧カム５０を配設してトルク伝達を行う構成により、入力軸部２１に入力されるトルク変動に応じて、内輪部２２に作用するスラスト荷重が変化するトルク伝達構造となる。このようなトルク伝達構造は、対向面２１ａ，２２ａ間に円柱形状の調圧カム５０を介在させるものであるから、軸方向の延長を最小限に抑制できるトルク伝達構造となる。このようなトルク伝達構造は、トラクションドライブ機構ＴＲにおいて、転動体Ｋに付与する予圧を入力軸Ｓｉのトルクに応じて自動的に変化させる予圧調整手段として機能する。

保持器４０は、略リング状とした本体４１の内周に保持部本体４２を備えている保持部材であり、本体４１が一対の軸受１２を介してハウジング１１に回動可能に支持されている。保持部本体４２は、たとえば図１に示すように、回転方向に複数の開口部が梯子状に設けられた転動体保持部４３を備えている。
転動体保持部４３の開口部に各々配置される転動体Ｋは、開口部に挟持されて自転可能な円錐ころであり、その自転軸線は入力軸Ｓｉ及び出力軸Ｓｏの軸線と直交しないように傾斜している。この転動体Ｋは、その内周側の面を転動可能に支持する内側リング部材２４と、後述する外輪３０の外輪部３１に固着されて外周側の面を転動可能に支持する外側リング部材３２とにより、両リング部材２４，３２間を転動体Ｋが自転しながら公転可能な円錐ころ軸受を構成している。この円錐ころ軸受においては、転動体Ｋと内側リング部材２４及び転動体Ｋと外側リング部材３２の接触面に薄い油膜が形成されてトラクションドライブによるトルク伝達が行われる。
なお、転動体Ｋを保持する転動体保持部４３については、上述した梯子に限定されることはない。

転動体Ｋの保持部材となる保持器４０には、転動体Ｋと、この転動体Ｋを回動自在に保持するように保持部本体４２に形成された転動体保持部４３との間に形成される隙間Ｓａを狭めるため、バックラッシ低減手段が設けられている。この場合のバックラッシ低減手段は、たとえばばね４４等の弾性体により付勢されたピン４５のように、転動体Ｋを所定の方向へ常時押圧する予圧付与手段（参考例）である。
転動体保持部４３は、開口部の形状が円錐ころを用いた転動体Ｋの断面形状に合わせた台形状とされ、その長辺側となる保持部本体４２の底辺（下底）部に一端を埋め込むようにして、ばね４４の付勢を受けるピン４５が取り付けられている。

このピン４５は、転動体保持部４３に保持された転動体Ｋに対し、ばね４４の付勢により図中に矢印Ｆで示す方向に押圧する力を付与するので、転動体Ｋは転動体保持部４３の短辺側となる上底へ向けて押し込まれるように移動する。この結果、転動体Ｋと転動体保持部４３との間に形成される隙間は狭まり、隙間Ｓａから隙間Ｓｂに減少（Ｓａ＞Ｓｂ）する。すなわち、ピン４５が円錐ころの転動体Ｋを転動体保持部４３の短辺側へ押し込むことにより、トルク伝達の開始時にわずかに空転する回転方向の遊び（バックラッシ）の原因となる隙間を減少させることができる。
なお、バックラッシ低減手段となる予圧付与手段は、上述したばね４４とピン４５との組合せに限定されることはなく、転動体Ｋを所定の方向、すなわち隙間を狭める方向に適切な力で押圧するものであればよい。

外輪３０は、外輪部３１と出力軸部３３とが一体の部材であり、出力軸部３３がハウジング１１に軸受１２を介して回動可能に支持されている。なお、ハウジング１１の外部に突出する出力軸部３３は、たとえば後述する車両用操舵装置のラック＆ピニオン装置のように、図示しない被駆動側の装置と連結されている。
また、外輪部３３は、一端が開口する略リング状の部分であり、その内周面側には、上述した円錐ころ軸受を構成する外側リング部材３２が固着されている。

上述した保持器４０は、本体４１の外周面に形成されたギア部４１ａを備えており、このギア部４１ａが変速比可変機構として機能するウォームギア５５と噛合して連結されている。このウォームギア５５は、図示しない電動機等の駆動源を備えており、所望の回転数に可変制御することができる。すなわち、ウォームギア５５の回転数を制御することにより、円錐ころ軸受を構成する転動体Ｋの公転と一体に回転する保持器４０の回転数が変化するので、入力軸Ｓｉと出力軸Ｓｏとの間の変速比を変化させる差動式の変速比可変機構となる。換言すれば、保持器４０はトラクションによってトルク伝達を行うトラクションドライブ機構ＴＲの構成要素であるから、転動体Ｋがトラクションの影響を受けて動作するトラクション入出力部材である保持器４０にウォームギア５５を連結して回転数制御を行えば、変速比を可変とした差動式の変速比可変機構となる。

このように構成された変速装置１０は、入力軸Ｓｉにトルクの入力がない場合、軸方向の押圧力としては、板ばね１４から受ける付勢のみであり、この付勢により転動体Ｋに付与される予圧（図中に矢印で示す）が最小値となる。この予圧は、転動体Ｋの自転軸線が入力軸Ｓｉ及び出力軸Ｓｏの軸線と直交しないように傾斜しているため、軸方向の押圧力を成分として接触面に作用する力である。なお、このような板ばね１４の付勢力は、入力軸Ｓｉ等が軸方向に移動するのを阻止したり、あるいは、調圧カム５０を凹部２３内に保持しておくために必要となるものである。

入力軸Ｓｉにトルクを受けると、対向面２１ａ，２２ａ間の調圧カム５０が入力トルクに応じて予圧を変化させる予圧調整機能を発揮するので、内輪部２２から転動体Ｋに付与する予圧がトルクに比例して上昇する。この結果、内輪部２２に固着された内側リング部材２４と転動体Ｋとの間のトラクションにより、転動体Ｋは自転しながら保持器４０と一体に内輪部２２の外側を公転する。さらに、転動体Ｋと外輪部３１に固着された外側リング部材３２との間のトラクションにより、外輪部３１にトルクが伝達されて出力軸Ｓｏが回転する。なお、この場合、出力軸Ｓｏの回転方向は入力軸Ｓｉと逆方向になる。
また、このような転動体Ｋを介したトルク伝達は、転動体Ｋがピン４５に押圧されてバックラッシを低減するので、トルク伝達開始時にはほとんど遊びのないダイレクトな、換言すれば、時間的な遅れがほとんどないトルク伝達が可能となる。

このとき、ウォームギア５５が所望の回転数で回転することにより、噛合する保持器４０の回転数、すなわち転動体Ｋの公転回転数が影響を受けて変化するので、この転動体Ｋとのトラクションにより回転する出力軸Ｓｏの回転数も同様の影響を受けて変化する。
従って、入力軸Ｓｉの回転数は、回転数の可変制御が可能なウォームギア５５と連結されたトラクションドライブ機構ＴＲを介して出力軸Ｓｏから出力する場合、ウォームギア５５の回転数に応じて変化する所望の変速比を得ることができる。すなわち、入出力軸間の変速比は線形にならず、所定の範囲内で任意の変速比を選択して設定することが可能になる。

また、転動体Ｋに作用する予圧は、入力軸Ｓｉにトルクの入力がない場合、板ばね１４の付勢に起因する最小値となるので、転動体Ｋに対して、トルク伝達時に発生する大きな予圧が常時作用するようなことはなく、従って、転動体Ｋの寿命を向上させることができる。
また、上述した予圧調整は、入力軸部２１と内輪部２２との間に円柱形状部材の調圧カム５０を配設する構成により達成できるため、変速装置１０が軸方向に延びて大型化することのないコンパクトな装置となる。
しかも、上述した構成の変速装置１０は、必要となる軸受の数が比較的少なくてすむので、製造時の組立が容易である。また、同一条件で比較した場合、ウォームギア５５の回転数が比較的低い領域で運転できるため、運転騒音を低く抑えることができ、さらに、転動体Ｋの面圧を比較的低く抑えたり、調圧カム５０を配設する入力軸Ｓｉの伝達トルクも比較的低く設定できるので、寿命や耐久性の面で有利になる。

ところで、上述したバックラッシ低減手段により隙間が狭められると、バックラッシの低減と相反する現象として無負荷損失トルクが増大する。この無負荷損失トルクは、無負荷状態におけるトルク伝達時に生じる抵抗力のことである。
そこで、転動体保持部４３及び転動体Ｋが互いに接触する面の少なくとも一方に、摩擦係数を小さくするための摩擦係数低減処理を施すことが好ましい。

以下、摩擦係数低減処理の具体例を示して説明する。
第１の具体例は、転動体保持部４３が転動体Ｋと接触する面や転動体Ｋの表面に対し、銅メッキ処理のような表面処理を施したり、あるいは、ポリ４フッ化エチレンスプレー等の摩擦係数低減スプレーを噴射して、接触面の摩擦係数を低減することである。この場合の摩擦係数低減処理は、転動体保持部４３が転動体Ｋと接触する面のみ、または転動体Ｋの表面のみのいずれでもよく、あるいは、転動体保持部４３が転動体Ｋと接触する面及び転動体Ｋの表面の両方でもよい。

第２の具体例は、転動体保持部４３を形成する保持部本体４２の素材として、たとえば銅のように摩擦係数の小さい材料を使用することである。
第３の具体例は、転動体Ｋと接触する転動体保持部４３の面に、たとえばウレタン樹脂のように摩擦係数の小さい材料を嵌め込むことである。
第４の具体例は、転動体保持部４３が転動体Ｋと接触する部分の潤滑において、トラクショングリースに二硫化モリブデンを混合した潤滑油を使用することであり、トラクション力を落とすことなく良好な潤滑性を得ることができる。
第５の具体例は、転動体Ｋと接触する転動体保持部４３の面に、潤滑油を保持する溝を形成することである。この溝は、転動体Ｋの回転方向と交差するように、転動体保持部４３の長辺に沿って形成することが好ましい。

上述した摩擦低減処理を施すことにより、転動体Ｋと転動体保持部４３との間に生じる摩擦力が低減されるので、バックラッシの低減を目的として転動体Ｋと転動体保持部４３との間に存在する隙間を狭めても、無負荷損失トルクの増大を最小限に抑制して引っ掛かり感等の違和感を抑えることができる。すなわち、摩擦力の低減により無負荷状態のトルク伝達時に生じる抵抗力が小さくなるので、バックラッシ及び無負荷損失トルクの低減というように、相反する課題を高い次元でバランスさせることができる。

図３は、上述した変速装置１０の適用例として、車両用操舵装置ＳＴの概要を示す斜視図である。
車両用操舵装置ＳＴは、車両の走行方向を操作して曲がるための装置であり、ハンドル６０を回転させるステアリング操作により操舵輪６１，６１の向きを変化させることができる。ハンドル６０の操作は、上部操舵軸６２の回転トルクとして変速装置１０に入力され、この変速装置１０で変速された出力のトルクが下部操舵軸６３に連結されたラック＆ピニオン装置６４を動作させる。この結果、ラック＆ピニオン装置６４に連結された図示省略のリンク機構がラックと連動し、操舵輪６１，６１の向きを所望の方向へ変化させることができる。

このような車両用操舵装置ＳＴにおいては、上部操舵軸６２が変速装置１０の入力軸Ｓｉと連結され、下部操舵軸６３が変速装置１０の出力軸Ｓｏに連結されている。
このため、ステアリング操作を行うと、ハンドル６０の操作により発生したトルクが上部操舵軸６２から入力軸Ｓｉに伝達され、変速装置１０内で所望の変速比に変換されたトルクが出力軸Ｓｏから下部操舵軸６３に伝達されてラック＆ピニオン装置６４を動作させることができる。

従って、ハンドル６０が操作されていない場合、たとえば停車時や直進走行時等においては、上部操舵軸６２及び入力軸Ｓｉにはトルクがないので、転動体Ｋに作用する予圧は最小となる。このため、転動体Ｋの寿命が向上し、車両用操舵装置ＳＴの耐久性や信頼性の向上に有効である。
また、たとえば縦列駐車等のように、低速走行時にハンドル６０の操作量が大きくなる場合には、ウォームギア５５の回転数を制御して変速比を増すと、少ないハンドル操作量で大きな操舵角を得ることができる。すなわち、入力軸Ｓｉの回転数が大きく増速されて出力軸Ｓｏから出力されるようにウォームギア５５の回転数を調整すれば、小さなハンドル操作量（上部操舵軸６２の回転数）が増速されて下部操舵軸６３に出力されるので、ラック＆ピニオン装置６４のラック移動量を増して操舵輪６１，６１の向きを大きく変化させることができるため、車両用操舵装置ＳＴの操作性が向上する。

そして、バックラッシ低減手段を設けて変速装置１０のバックラッシを低減したことにより、ハンドル６０の操作が遊びのない状態でほぼダイレクトに、換言すれば時間的な遅れがほとんどない状態でラック＆ピニオン装置６４に伝達されるため、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
また、摩擦係数低減処理を施して変速装置１０の無負荷損失トルクを抑制すれば、引っ掛かり感がなくなるなどステアリング操作時の操舵フィーリングをより一層向上させることができる。

＜構成例２＞
図４に基づいて以下に説明するトラクションドライブ変速装置の構成例２は、トラクションドライブ変速の入出力を左右対称に二組接続した構成例であり、第１段階の変速を行った後の第２段階では、第１段階と逆の変速を異なる変速比で行うように構成した二段変速とされる。
図４に示すトラクションドライブ変速装置（以下、「変速装置」と呼ぶ）１０Ａは、入力軸Ｓｉと出力軸Ｓｏとの間に介在させた転動体Ｋのトラクションを利用し、入力軸Ｓｉの回転数を所望の変速比に変化させて出力軸Ｓｏから出力するとともに、入力軸Ｓｉ及び出力軸Ｓｏを連結して２段階変速を行うように構成されている。すなわち、この変速装置１０Ａは、第１段階変速部ＴＲ１及び第２段階変速部ＴＲ２のトラクション入出力部材を連結して一体化するとともに、両変速部ＴＲ１，ＴＲ２の変速比に差を設けた構成とされる。

ハウジング１１の両側に突出する入力軸Ｓｉ及び出力軸Ｓｏは、軸方向に連結された第１変速部ＴＲ１及び第２段階変速部ＴＲ２の保持器に設けられた軸部である。
変速装置１０Ａは、入力軸Ｓｉを備えている第１保持器１４０の保持部本体１４２に梯子状の転動体保持部１４３を設け、この転動体保持部１４３に配設された転動体Ｋを、連結出力軸１２６を設けた第１内輪１２０と外輪連結部材９０との間に介在させた第１段階変速部ＴＲ１と、出力軸Ｓｏを備えている第２保持器２４０の保持部本体２４２に梯子状の転動体保持部２４３を設け、この転動体保持部２４３に配設された転動体Ｋを、連結入力軸２２６を設けた第２内輪２２０と外輪連結部材９０との間に介在させた第２段階変速部ＴＲ２とを備えている。そして、連結出力軸１２６と連結入力軸２２６との軸連結部に予圧調整手段として機能する調圧カム５０を設けるとともに、外輪連結部材９０に変速比可変機構として機能する遊星式減速機構８０を連結した構成とされる。なお、図中の符号１７は、最小の予圧を規定するコイルバネである。

すなわち、この構成例２では、トラクション入出力部材となる第１外輪及び第２外輪に相当する部材として、第１段階変速部ＴＲ１及び第２段階変速部ＴＲ２を外輪連結部材９０で連結して一体化し、この外輪連結部材９０に変速可変機構の遊星式減速機構８０を連結するとともに、両変速部ＴＲ１，ＴＲ２の内輪軌跡径等が異なるものを組み合わせて変速比に差を設けた構成とされる。なお、この場合、両変速部ＴＲ１，ＴＲ２の変速比に設ける差は若干でよい。

遊星式減速機構８０は、入力軸Ｓｉ及び出力軸Ｓｏと同軸に配設された中空モータＭを駆動源とし、中空モータ軸８１に設けた太陽ローラ８２と、複数の遊星ローラ８３と、遊星ローラ８３の外周側に配設されたリングローラ８４とを具備して構成される。
第１保持器１４０に設けられた入力軸Ｓｉは、中空モータ軸８１の内部を貫通して配設されている。この中空モータ軸８１は、転動体保持部１４２側の端部外周面にギア部を形成した太陽ローラ８２が設けられている。太陽ローラ８２の外周には、ギア部と噛合する複数個の遊星ローラ８３が周方向へ等ピッチで配設され、さらに、各遊星ローラ８３の外周側には、外輪連結部材９０とスプライン結合等により連結されたリングローラ８４が配設されている。このリングローラ８４は、内周面に形成されたギア部が遊星ローラ８３と噛合している。

このような構成の遊星式減速機構８０は、中空モータＭを駆動させることにより中空モータ軸８１と一体に太陽ローラ８２が回転すると、太陽ローラ８２に形成したギア部の歯数、遊星ローラ８３の歯数及びリングローラ８４に形成したギア部の歯数に応じて、太陽ローラ８２の回転数が変速（減速）されてリングローラ８４に伝達される。リングローラ８４の回転は、一体に連結されたトラクション入出力部材の外輪連結部材９０を回転させるとともに、両変速部ＴＲ１，ＴＲ２の変速比には差があるので、差動の回転制御を行って入出力軸の変速比を所望の値に可変とすることができる。

すなわち、リングローラ８４及び外輪連結部材９０に伝達される回転数は、中空モータＭの回転数制御により変更可能であるから、差動の回転制御を行って入出力軸の変速比を容易に設定することができる。
また、中空モータＭを使用し、中空モータ軸８１内を入出力軸が貫通する構成としたので、たとえばウォームギア５５のように周方向へ突出する部材をなくすか、あるいは突出量を最小にすることができるので、変速装置１０Ａの外径寸法を小さくしてコンパクト化することができる。このように外形寸法の小さい変速装置１０Ａは、たとえば設置スペースの確保が困難な車両用操舵装置ＳＴの変速装置として好適である。
なお、上述した構成の変速装置１０Ａは、外形寸法は大きくなるものの、変速比可変機構としてウォームギア５５を使用してもよい。

このように構成された変速装置１０Ａにおいても、たとえば図１に示した参考例のように、転動体Ｋと転動体保持部１４３，２４３との間に形成される隙間を狭めるバックラッシ低減手段を設けることにより、トルク伝達開始時にはほとんど遊びのないダイレクトなトルク伝達が可能となる。また、上述した構成例１と同様に摩擦係数低減処理を施すことにより、変速装置１０Ａの無負荷損失トルクを抑制することができる。
そして、この変速装置１０Ａを車両用操舵装置ＳＴに適用すれば、バックラッシの低減によりハンドル６０の操作が遊びのない状態でほぼダイレクトにラック＆ピニオン装置６４に伝達されて良好な操舵フィーリングを得ることができる。また、摩擦係数低減処理を施した変速装置１０Ａは、無負荷損失トルクの抑制によりステアリング操作時の引っ掛かり感がなくなるので、操舵フィーリングをより一層向上させることができる。

続いて、図１に基づいて説明したバックラッシ低減手段について、本発明に係る第１の実施形態を図５に示して説明する。なお、以下では構成例１の変速装置１０に適用した例を説明するが、構成例２の変速装置１０Ａにも同様に適用可能である。
このバックラッシ低減手段は、回転方向に隣接する転動体保持部４３の間に穿設されたテーパ穴４６と、このテーパ穴４６に打ち込まれるテーパピン４７とにより構成されている。すなわち、保持部本体４２の円周方向へ等ピッチに並べて複数設けられている転動体保持部４３の間に設けたテーパ穴４６にテーパピン４７を打ち込むことにより、保持部本体４２が図中に想像線で示すように変形して転動体保持部４３の幅を狭めるので、転動体Ｋと転動体保持部４３との間に形成される隙間が減少してバックラッシを低減することができる。

また、上述したテーパ穴４６及びテーパピン４７を組合せたバックラッシ低減手段は、テーパピン４７の打ち込み量に応じて保持部本体４２の変形量が変化するので、テーパピン４７の打ち込み量を微調整することにより、隙間及びバックラッシの大きさが最適値となるように、適宜調整することが可能である。すなわち、転動体保持部４３の形成に高精度の機械加工を施す必要がなく、バックラッシの設定をテーパピン４７の打ち込み量により調整可能となる。
また、上述したテーパ穴４６及びテーパピン４７は、転動体保持部４３が隣接する全ての間隙部に設ける必要はなく、少なくとも１箇所の転動体保持部４３で転動体Ｋの移動を規制できればよい。

続いて、上述したバックラッシ低減手段について、第２の実施形態を図６に示して説明する。なお、以下では構成例１の変速装置１０に適用した例を説明するが、構成例２の変速装置１０Ａにも同様に適用可能である。
このバックラッシ低減手段は、転動体Ｋの各々を異なる回転方向へ引きつける磁力であり、具体的には、転動体保持部４３の回転方向となる保持部本体４２の適所に磁石４８を埋め込むなどして配設した構成とされる。この磁石は固定されているので、金属製の転動体Ｋを磁力により引き寄せることができる。

図示の例では、回転方向右側に磁石４８を配設した転動体保持部４３と、回転方向左側に磁石４８を配設した転動体保持部４３とが１箇所ずつ設けられており、従って、転動体Ｋと転動体保持部４３との間は、磁力を受ける転動体Ｋが両回転方向のいずれか一方に引き寄せられて隙間のない状態となる。すなわち、複数ある転動体Ｋは、磁力により各々異なる回転方向に少なくとも１つが引き寄せられることにより、いずれの回転方向においても転動体保持部４３との間に隙間のない転動体Ｋが存在するため、トラクションドライブ機構全体のバックラッシを低減することができる。

続いて、上述したバックラッシ低減手段について、第３の実施形態を図７に示して説明する。なお、以下では構成例１の変速装置１０に適用した例を説明するが、構成例２の変速装置１０Ａにも同様に適用可能である。
このバックラッシ低減手段は、転動体保持部４３の少なくとも１つを軸方向にずらして配置することである。すなわち、上述した参考例及び各実施形態では、転動体保持部４３が保持部本体４２の円周方向へ等ピッチに並べて複数設けられ、しかも、各転動体保持部４３は軸方向において同一位置とされるのに対し、本実施形態の配置では、少なくとも１つの転動体保持部４３′が軸方向に長さＬだけ底辺（下底）側へずれた位置にある。

このような配置にすると、少なくとも１つの転動体Ｋが軸方向に移動して転動体保持部４３に押圧されるので、転動体Ｋと転動体保持部４３との間に形成される隙間を低減することができる。すなわち、位置ずれした転動体保持部４３′に保持された転動体Ｋは、他の転動体保持部４３に保持された転動体Ｋと軸方向において並ぶ方向に移動するため、台形状とした転動体保持部４３′の短辺側へ押し込まれて隙間が小さくなってトラクションドラオブ機構のバックラッシは低減される。
なお、位置ずれする転動体保持部４３′の数については、伝達トルク等の諸条件を考慮して適宜定めればよい。

上述したように、第１〜第３の実施形態で説明したバックラッシ手段を備えた本発明のトラクションドライブ変速装置によれば、転動体Ｋと転動体保持部４３との間に形成される隙間を狭めるバックラッシ低減手段を設けることにより、転動体保持部４３に対してコスト面で不利になる高精度の加工を施さなくても、バックラッシを確実に低減することができる。このため、トルク伝達を開始する際の遊びによる伝達遅れが少なくなり、ダイレクト感のあるトルク伝達が可能になる。また、このトラクションドライブ変速装置を車両用操舵装置のトルク伝達系に採用すれば、バックラッシの低減によりダイレクト感のあるステアリング操作が可能になり、ステアリング操作の操舵フィーリングを向上させることができる。

また、本発明のトラクションドライブ変速装置は、転動体保持部４３及び転動体Ｋが互いに接触する面の少なくとも一方に摩擦係数低減処理を施すことにより、転動体保持部４３と転動体Ｋとの間に生じる摩擦力を低減し、上述したバックラッシの低減に伴って大きくなる無負荷損失トルクを抑制することができる。従って、このようなトラクションドライブ変速装置を車両用操舵装置に採用すれば、相反する特性のバックラッシ及び無負荷損失トルクの両方が高次元でバランスするので、ステアリング操作の操舵フィーリングをより一層向上させることができる。

また、上述した実施形態及び参考例では、転動体として円錐ころを用いたトラクションドライブ機構を説明したが、本発明のバックラッシ低減手段及び摩擦係数低減処理はこれに限定されることはなく、たとえば転動体を球とした構成にも適用可能である。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、たとえばトラクションドライブ機構において転動体を保持する転動体保持部の構成が限定されないなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明に係るトラクションドライブ変速装置についてバックラッシ低減手段の参考例を示す図である。本発明に係るトラクションドライブ変速装置について、構成例１を示す断面図である。本発明に係るトラクションドライブ変速装置を組み込んだ車両用操舵装置の概略構成例を示す斜視図である。本発明に係るトラクションドライブ変速装置について、構成例２を示す断面図である。図１に示したバックラッシ低減手段について、本発明に係る第１の実施形態を示す図であり、（ａ）は構成例を示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１に示したバックラッシ低減手段について、本発明に係る第２の実施形態となる構成例を示す図である。図１に示したバックラッシ低減手段について、本発明に係る第３の実施形態となる構成例を示す図である。

１０，１０Ａトラクションドライブ変速装置
１１ハウジング
２０内輪
３０外輪
４０保持器
４１本体
４２保持部本体
４３，４３′ 転動体保持部
４４ばね
４５ピン
４６テーパ穴
４７テーパピン
４８磁石
５０調圧カム
６０ハンドル
６４ラック＆ピニオン装置
１２０第１内輪
１４０第１保持器
２２０第２内輪
２４０第２保持器
Ｓｉ入力軸
Ｓｏ出力軸
Ｋ転動体
ＴＲトラクションドライブ機構
ＴＲ１第１段階変速部
ＴＲ２第２段階変速部
ＳＴ車両用操舵装置

Claims

入力軸と出力軸との間に介在させた転動体のトラクションを利用し、前記入力軸の回転数を所望の変速比に変化させて前記出力軸から出力するトラクションドライブ変速装置において、
前記転動体と、該転動体を回動自在に保持するよう保持部材に形成された転動体保持部との間に形成される隙間を狭めるバックラッシ低減手段を設け、該バックラッシ低減手段が、回転方向に隣接する前記転動体保持部の間に穿設されたテーパ穴と、該テーパ穴に打ち込まれるテーパピンとにより構成されることを特徴とするトラクションドライブ変速装置。
入力軸と出力軸との間に介在させた転動体のトラクションを利用し、前記入力軸の回転数を所望の変速比に変化させて前記出力軸から出力するトラクションドライブ変速装置において、
前記転動体と、該転動体を回動自在に保持するよう保持部材に形成された転動体保持部との間に形成される隙間を狭めるバックラッシ低減手段を設け、該バックラッシ低減手段が、前記転動体の各々を異なる回転方向へ引きつける磁力であることを特徴とするトラクションドライブ変速装置。
入力軸と出力軸との間に介在させた転動体のトラクションを利用し、前記入力軸の回転数を所望の変速比に変化させて前記出力軸から出力するトラクションドライブ変速装置において、
前記転動体と、該転動体を回動自在に保持するよう保持部材に形成された転動体保持部との間に形成される隙間を狭めるバックラッシ低減手段を設け、該バックラッシ低減手段が、前記転動体保持部の少なくとも１つを軸方向にずらした配置であることを特徴とするトラクションドライブ変速装置。
前記転動体保持部及び前記転動体が互いに接触する面の少なくとも一方に摩擦係数低減処理を施したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のトラクションドライブ変速装置。
運転者のステアリング操作が、請求項１から４のいずれかに記載のトラクションドライブ変速装置を介して車両の操舵輪に伝達されることを特徴とする車両用操舵装置。