JP5333846B2 - Oscillating gear device, transmission ratio variable mechanism, and vehicle steering device - Google Patents
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Description
この発明は、回転を伝達する揺動型歯車装置、ならびにこの揺動型歯車装置を備えた伝達比可変機構および車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to an oscillating gear device that transmits rotation, a transmission ratio variable mechanism including the oscillating gear device, and a vehicle steering device.
例えば特許文献1では、周縁に歯を有し負荷伝達を行う歯車において、剛性の高い材料で形成された各歯に、歯筋方向全体に歯厚を2分する、歯先から上記歯車の半径方向に凹設されたスリットを設けている歯車が提案されている。
For example, in
特許文献1では、歯車の噛み合いによる振動および騒音を低減するために、歯丈と同程度の深さのスリットが設けられている。しかしながら、このような深さのスリットでは、歯の強度が低下するという問題があった。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、強度が高く、騒音の小さい揺動型歯車装置を提供することを目的とする。
In
The present invention has been made based on such a background, and an object thereof is to provide an oscillating gear device having high strength and low noise.
また、この発明の他の目的は、小型で騒音の小さい揺動型歯車装置、揺動型歯車装置を備えた小型で騒音の小さい伝達比可変機構、および揺動型歯車装置を備えた小型で騒音の小さい車両用操舵装置を提供することである。 Another object of the present invention is a small oscillating gear device with low noise, a small and low noise transmission ratio variable mechanism with an oscillating gear device, and a small oscillating gear device with an oscillating gear device. The present invention provides a vehicle steering apparatus with low noise.
上記目的を達成するための本発明は、第1の軸線(A1)上にそれぞれ中心軸線を有し上記第1の軸線の回りに回転可能な入力部材(22、322、522)および出力部材(23)と、上記入力部材および上記出力部材の差動回転を許容するように上記入力部材および上記出力部材を連結する中間部材(39a、339a)と、を含み、上記中間部材は、上記第1の軸線に対して傾斜した第2の軸線(B1)上に中心軸線を有し上記第2の軸線の回りに回転可能であり、上記中間部材は、上記入力部材に円弧状に配列された複数の第1凸部(52、552)または第1凹部(65)と係合可能な複数の第2凹部(54、354)または第2凸部(55、355)、および、上記出力部材に円弧状に配列された複数の第4凸部(60)または第4凹部と係合可能な複数の第3凹部(57)または第3凸部(58)を円弧状に配列しており、上記中間部材の径方向に関する上記第2凹部または第2凸部の長さは、上記入力部材の径方向に関する上記第1凸部または第1凹部の長さよりも小さく、上記中間部材の径方向に関する上記第3凹部または第3凸部の長さは、上記出力部材の径方向に関する上記第4凸部または第4凹部の長さよりも小さく、上記中間部材(39a、339a)には、当該部材の凹部の底(54a、354a)から当該部材の軸方向(X1)に沿って延びる所定深さ(D1)のスリット(61、361)が形成されていることを特徴とする揺動型歯車装置(20、320)である(請求項1)。 In order to achieve the above object, the present invention provides an input member (22, 322, 522) and an output member (rotating around the first axis), each having a central axis on the first axis (A1). 23) and intermediate members (39a, 339a) connecting the input member and the output member so as to allow differential rotation of the input member and the output member, wherein the intermediate member is the first member. A plurality of intermediate members having a central axis on a second axis (B1) inclined with respect to the axis of the first axis and rotatable about the second axis, wherein the intermediate member is arranged in an arc shape on the input member A plurality of second concave portions (54, 354) or second convex portions (55, 355) that can be engaged with the first convex portions (52, 552) or the first concave portion (65), and a circle on the output member fourth convex portions of the plurality arranged in an arc (60) or 4 recesses engageable with the plurality of third recesses (57) or the third convex portions (58) are arranged in a circular arc shape, the length of the second recess or a second protrusion in the radial direction of the intermediate member The length of the third concave portion or the third convex portion with respect to the radial direction of the intermediate member is smaller than the length of the first convex portion or the first concave portion with respect to the radial direction of the input member. The intermediate member (39a, 339a) is smaller than the length of the fourth convex portion or the fourth concave portion with respect to the radial direction, and the axial direction (X1) of the member from the bottom (54a, 354a) of the concave portion of the member. A swinging gear device (20, 320) characterized in that slits (61, 361) having a predetermined depth (D1) extending along the slit are formed (claim 1).
本発明によれば、スリット付きの凹部が設けられた部材(中間部材)と、当該部材の凹部に係合する凸部を有する相手方の部材(入力部材、出力部材)との間で動力伝達するときに、上記スリット付きの凹部を区画する部分を撓ませて、スリット付きの凹部が設けられた部材と相手方の部材との間の噛み合い率および接触面積を増加させることができる。これにより、動力伝達時に、スリット付きの凹部が設けられた部材に加わる応力を分散させることができる。したがって、上記凹部および凸部のピッチ円直径(PCD)を小さくしても、スリット付きの凹部が設けられた部材の強度を確保することができる。そのため、可及的に上記凹部および凸部のピッチ円直径(PCD)を小さくでき、上記凹部および凸部の周速の低下を通じて騒音低下に寄与することができる。さらに、上記接触面積の増加を通じて騒音低下に一層寄与することができる。また、スリットが凹部の底から延びるように形成されているので、スリット付きの凹部を区画する部分の強度を低下させることなく、揺動型歯車装置の強度を向上させることができる。 According to the present invention, power is transmitted between a member provided with a recess with a slit ( intermediate member) and a counterpart member (an input member, an output member) having a protrusion engaged with the recess of the member. Sometimes, the portion defining the concave portion with the slit can be bent to increase the meshing rate and the contact area between the member provided with the concave portion with the slit and the counterpart member. Thereby, the stress added to the member provided with the recessed part with a slit at the time of power transmission can be disperse | distributed. Therefore, even if the pitch circle diameter (PCD) of the concave portion and the convex portion is reduced, the strength of the member provided with the concave portion with the slit can be ensured. Therefore, the pitch circle diameter (PCD) of the concave and convex portions can be made as small as possible, and the noise can be reduced through a decrease in the peripheral speed of the concave and convex portions. Furthermore, the increase in the contact area can further contribute to noise reduction. Moreover, since the slit is formed so as to extend from the bottom of the concave portion, the strength of the oscillating gear device can be improved without reducing the strength of the portion defining the concave portion with the slit.
また、上記目的を達成するための本発明は、第1の軸線(A1)上にそれぞれ中心軸線を有し上記第1の軸線の回りに回転可能な入力部材(22、422、522)および出力部材(23)と、上記入力部材および上記出力部材の差動回転を許容するように上記入力部材および上記出力部材を連結する中間部材(239a、439a)と、を含み、上記中間部材は、上記第1の軸線に対して傾斜した第2の軸線(B1)上に中心軸線を有し上記第2の軸線の回りに回転可能であり、上記中間部材は、上記入力部材に円弧状に配列された複数の第1凸部(52、552)または第1凹部(66)と係合可能な複数の第2凹部(254、354)または第2凸部(255、455)、および、上記出力部材に円弧状に配列された複数の第4凸部(60)または第4凹部と係合可能な複数の第3凹部(57)または第3凸部(58)を円弧状に配列しており、上記中間部材の径方向に関する上記第2凹部または第2凸部の長さは、上記入力部材の径方向に関する上記第1凸部または第1凹部の長さよりも小さく、上記中間部材の径方向に関する上記第3凹部または第3凸部の長さは、上記出力部材の径方向に関する上記第4凸部または第4凹部の長さよりも小さく、上記中間部材(239a、439a)には、当該部材の凸部の頂部(255a、455a)から当該部材の軸方向(X1)に沿って延びる所定深さ(D2)のスリット(261、461)が形成されており、上記所定深さは、当該部材の凸部の高さ値(H2)よりも大きいことを特徴とする揺動型歯車装置(220、420)である(請求項2)。 In order to achieve the above object, the present invention provides an input member (22, 422, 522) and an output, each having a central axis on the first axis (A1) and rotatable about the first axis. A member (23) and intermediate members (239a, 439a) for connecting the input member and the output member so as to allow differential rotation of the input member and the output member. A center axis is provided on the second axis (B1) inclined with respect to the first axis, and is rotatable around the second axis. The intermediate member is arranged in an arc shape on the input member. A plurality of second concave portions (254, 354) or second convex portions (255, 455) that can be engaged with the plurality of first convex portions (52, 552) or the first concave portion (66), and the output member. a plurality of fourth protruding portions arranged arcuately ( 0) or a fourth recess engageable with a plurality of third recesses (57) or the third convex portions (58) are arranged in an arc, the intermediate said second recess in the radial direction of the member or the second The length of the convex portion is smaller than the length of the first convex portion or the first concave portion with respect to the radial direction of the input member, and the length of the third concave portion or the third convex portion with respect to the radial direction of the intermediate member is The intermediate member (239a, 439a) is smaller than the length of the fourth convex portion or the fourth concave portion with respect to the radial direction of the output member, and the axis of the member from the top portion (255a, 455a) of the convex portion of the member. A slit (261, 461) having a predetermined depth (D2) extending along the direction (X1) is formed, and the predetermined depth is larger than the height value (H2) of the convex portion of the member. Oscillating gear device (220, 420) Is (claim 2).
本発明によれば、スリット付きの凸部が設けられた部材(中間部材)と、当該部材の凸部に係合する凹部を有する相手方の部材(入力部材、出力部材)との間で動力伝達するときに、上記スリット付きの凸部を撓ませて、スリット付きの凸部が設けられた部材と相手方の部材との間の噛み合い率および接触面積を増加させることができる。これにより、動力伝達時に、スリット付きの凸部が設けられた部材に加わる応力を分散させることができる。したがって、上記凹部および凸部のピッチ円直径(PCD)を小さくしても、スリット付きの凸部が設けられた部材の強度を確保することができる。そのため、可及的に上記凹部および凸部のピッチ円直径(PCD)を小さくでき、上記凹部および凸部の周速の低下を通じて騒音低下に寄与することができる。さらに、上記接触面積の増加を通じて騒音低下に一層寄与することができる。また、スリットの深さがスリット付きの凸部の高さよりも大きくされているので、スリットの深さがスリット付きの凸部の高さと等しい場合と比べて、スリット付きの凸部が撓み易くなっており、しかも、スリット付きの凸部の基部の厚みを厚くすることができる。その結果、スリット付きの凸部の強度を向上させることができ、ひいては、揺動型歯車装置の強度を向上させることができる。 According to the present invention, power is transmitted between a member ( intermediate member) provided with a convex portion with a slit and a counterpart member ( input member, output member) having a concave portion engaged with the convex portion of the member. When doing so, the convex part with a slit can be bent, and the meshing rate and contact area between the member in which the convex part with a slit was provided and the other party member can be increased. Thereby, the stress added to the member provided with the convex part with a slit at the time of power transmission can be disperse | distributed. Therefore, even if the pitch circle diameter (PCD) of the concave portion and the convex portion is reduced, the strength of the member provided with the convex portion with the slit can be ensured. Therefore, the pitch circle diameter (PCD) of the concave and convex portions can be made as small as possible, and the noise can be reduced through a decrease in the peripheral speed of the concave and convex portions. Furthermore, the increase in the contact area can further contribute to noise reduction. In addition, since the depth of the slit is greater than the height of the convex portion with the slit, the convex portion with the slit is more easily bent than when the depth of the slit is equal to the height of the convex portion with the slit. In addition, the thickness of the base portion of the convex portion with the slit can be increased. As a result, the strength of the convex portion with the slit can be improved, and consequently the strength of the oscillating gear device can be improved.
また、上記目的を達成するための本発明は、上記揺動型歯車装置と、上記中間部材を駆動するための電動モータ(21)とを備え、上記入力部材の回転角に対する出力部材の回転角の比を変更可能な伝達比可変機構(5)である(請求項3)。この発明によれば、入力部材から出力部材に回転を伝達させるときに、電動モータによって中間部材を駆動することにより、入力部材の回転角に対する出力部材の回転角の比を変更することができる。また、上述のように、揺動型歯車装置の強度を向上させることができるので、揺動型歯車装置により伝達可能なトルクの大きさを一定値以上に維持しつつ、揺動型歯車装置を小型化することができる。これにより、伝達比可変機構を小型化することができる。したがって、小型で騒音の小さい伝達比可変機構を提供することができる。 In order to achieve the above object, the present invention includes the oscillating gear device and the electric motor (21) for driving the intermediate member, and the rotation angle of the output member with respect to the rotation angle of the input member. This is a transmission ratio variable mechanism (5) capable of changing the ratio. According to the present invention, when the rotation is transmitted from the input member to the output member, the ratio of the rotation angle of the output member to the rotation angle of the input member can be changed by driving the intermediate member by the electric motor. Further, as described above, the strength of the oscillating gear device can be improved, so that the oscillating gear device can be maintained while maintaining the magnitude of the torque that can be transmitted by the oscillating gear device above a certain value. It can be downsized. Thereby, a transmission ratio variable mechanism can be reduced in size. Therefore, it is possible to provide a transmission ratio variable mechanism that is small and has low noise.
また、上記目的を達成するための本発明は、伝達比可変機構を用いて操舵部材(2)の操舵角(θ1)に対する車輪(4L、4R)の転舵角(θ2)の比である伝達比を変更可能な車両用操舵装置であって、上記入力部材が上記操舵部材に連結され、上記出力部材が車輪側部材(12)に連結されている車両用操舵装置(1)である(請求項4)。この発明によれば、操舵部材の操舵角に対する車輪の転舵角の比である伝達比を変更することができる。また、上述のように、揺動型歯車装置の強度を向上させることができるので、揺動型歯車装置により伝達可能なトルクの大きさを一定値以上に維持しつつ、揺動型歯車装置を小型化することができる。これにより、車両用操舵装置を小型化することができる。したがって、小型で騒音の小さい車両用操舵装置を提供することができる。 Further, the present invention for achieving the above object is a transmission which is a ratio of the turning angle (θ2) of the wheels (4L, 4R) to the steering angle (θ1) of the steering member (2) using a transmission ratio variable mechanism. A vehicle steering apparatus capable of changing a ratio, wherein the input member is connected to the steering member, and the output member is connected to a wheel side member (12). Item 4). According to this invention, it is possible to change the transmission ratio, which is the ratio of the wheel turning angle to the steering angle of the steering member. Further, as described above, the strength of the oscillating gear device can be improved. It can be downsized. Thereby, a vehicle steering device can be reduced in size. Therefore, a small and low-noise vehicle steering apparatus can be provided.
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。 In the above description, the alphanumeric characters in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電動パワーステアリング装置1の概略構成を示す模式図である。
図1を参照して、車両用操舵装置の一例である電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト3等を介して左右の車輪4L、4Rに与えて転舵を行うものである。電動パワーステアリング装置1は、操舵部材2の操舵角θ1に対する車輪4L、4Rの転舵角θ2の比としての伝達比θ2/θ1を変更することのできるVGR(Variable Gear Ratio)機能を有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric
Referring to FIG. 1, an electric
また、電動パワーステアリング装置1は、操舵部材2と、操舵部材2に連なるステアリングシャフト3とを有している。ステアリングシャフト3は、同軸上に配置された第1〜第3のシャフト11〜13を含む。第1〜第3のシャフト11〜13の中心軸線を通る第1の軸線A1は、当該第1〜第3のシャフト11〜13の回転軸線でもある。以下では、ステアリングシャフト3の軸方向S1を単に軸方向S1といい、ステアリングシャフト3の径方向R1を単に径方向R1といい、ステアリングシャフト3の周方向C1を単に周方向C1という。
In addition, the electric
第1のシャフト11の一端に操舵部材2が同行回転可能に連結されている。第1のシャフト11の他端部と第2のシャフト12の一端部とは、差動機構としての伝達比可変機構5を介して差動回転可能に連結されている。また、第2のシャフト12の他端と第3のシャフト13の一端とは、トーションバー14を介して所定の範囲内で弾性的に相対回転可能且つ動力伝達可能に連結されている。また、第3のシャフト13の他端は、自在継手7、中間軸8、自在継手9および転舵機構10等を介して、車輪4L、4Rに連結されている。
A steering
転舵機構10は、自在継手9に連なるピニオン軸15と、ピニオン軸15の先端のピニオン15aに噛み合うラック16aを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸16とを有している。ラック軸16の一方の端部には、タイロッド17Lを介してナックルアーム18Lが連結されている。また、ラック軸16の他方の端部には、タイロッド17Rを介してナックルアーム18Rが連結されている。
The steered
上記の構成により、操舵部材2の回転は、ステアリングシャフト3等を介して転舵機構10に伝達される。転舵機構10では、ピニオン15aの回転がラック軸16の軸方向の運動に変換される。ラック軸16の軸方向の運動は、各タイロッド17L、17Rを介して対応するナックルアーム18L、18Rに伝えられ、これによって、ナックルアーム18L、18Rがそれぞれ回動する。これにより、ナックルアーム18L、18Rにそれぞれ連結された車輪4L、4Rが転舵される。
With the above configuration, the rotation of the steering
伝達比可変機構5は、ステアリングシャフト3の第1および第2のシャフト11、12間の回転伝達比(伝達比θ2/θ1)を変更するためのものである。伝達比可変機構5は、揺動型歯車装置20と、電動モータとしての伝達比可変機構用モータ21とを備えている。また、揺動型歯車装置20は、第1のシャフト11の他端部に連結された入力部材22と、第2のシャフト12の一端部に連結された出力部材23と、入力部材22と出力部材23との間に介在する軌道輪ユニット39とを含む。この実施形態では、第2のシャフト12が車輪側部材に相当する。
The transmission
入力部材22は、第1のシャフト11とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。また、出力部材23は、第2のシャフト12とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。入力部材22および出力部材23は、第1の軸線A1に沿って配置されている。第1の軸線A1は、入力部材22および出力部材23の中心軸線および回転軸線でもある。
The
また、軌道輪ユニット39は、第1の軸線A1に対して傾斜する中心軸線としての第2の軸線B1を有しており、第1の軌道輪としての内輪39aと、第2の軌道輪としての外輪39bと、内輪39aおよび外輪39b間に介在する玉等の転動体39cとを含む。内輪39aは、入力部材22および出力部材23の差動回転を許容するように入力部材22および出力部材23を連結している。内輪39aは、入力部材22および出力部材23のそれぞれと回転伝達可能に係合している。内輪39aは、転動体39cを介して外輪39bに回転可能に支持されている。内輪39aは、第2の軸線B1の回りを回転可能である。また、内輪39aは、外輪39bを駆動するためのアクチュエータである伝達比可変機構用モータ21が駆動されることに伴い、第1の軸線A1の回りを回転する。内輪39aおよび外輪39bは、第1の軸線A1回りにコリオリ運動(首振り運動)可能である。
Further, the
伝達比可変機構用モータ21は、例えばブラシレスモータであり、第1および第2のシャフト11、12とは同軸的に配置されている。第1の軸線A1は、伝達比可変機構用モータ21の中心軸線でもある。伝達比可変機構用モータ21は、第1の軸線A1回りに関する外輪39bの回転数を変更することにより、伝達比θ2/θ1を変更する。伝達比可変機構用モータ21は、軌道輪ユニット39を保持する筒状のロータ21aと、ロータ21aを取り囲むとともにハウジング24に固定されたステータ21bとを含む。
The transmission ratio
また、この電動パワーステアリング装置1は、ステアリングシャフト3に操舵補助力を付与するための操舵補助力付与機構19を備えている。操舵補助力付与機構19は、伝達比可変機構5の出力部材23に連なる入力軸としての上記第2のシャフト12と、転舵機構10に連なる出力軸としての上記第3のシャフト13と、第2のシャフト12に伝達されるトルクを検出するトルクセンサ44と、操舵補助用のモータ25と、モータ25と第3のシャフト13との間に介在する減速機構26とを含む。減速機構26は、例えばウォームギヤ機構であり、モータ25の出力軸25aに連結された駆動歯車としてのウォーム軸27と、ウォーム軸27と噛み合い且つ第3のシャフト13に同行回転可能に連結された従動歯車としてのウォームホイール28とを含む。モータ25の出力は、減速機構26を介して第3のシャフト13に伝達される。
The electric
上記伝達比可変機構用モータ21およびモータ25の駆動は、それぞれ、CPU、RAMおよびROMを含む制御部29によって制御される。制御部29は、駆動回路40を介して伝達比可変機構用モータ21に接続されているとともに、駆動回路41を介してモータ25に接続されている。制御部29には、操舵角センサ42、伝達比可変機構用モータ21のロータ21aの回転角を検出する回転角検出センサとしてのモータレゾルバ43、トルクセンサ44、転舵角センサ45、車速センサ46およびヨーレートセンサ47がそれぞれ接続されている。
Driving of the transmission ratio
操舵角センサ42から制御部29には、操舵部材2の直進位置からの操作量である操舵角θ1に対応する値として、第1のシャフト11の回転角についての信号が入力される。また、モータレゾルバ43から制御部29には、伝達比可変機構用モータ21のロータ21aの回転角θrについての信号が入力される。また、トルクセンサ44から制御部29には、操舵部材2に作用する操舵トルクTに対応する値として、第2のシャフト12に作用するトルクについての信号が入力される。また、転舵角センサ45から制御部29には、転舵角θ2に対応する値として第3のシャフト13の回転角についての信号が入力される。また、車速センサ46から制御部29には、車速Vについての信号が入力される。ヨーレートセンサ47から制御部29には、車両のヨーレートγについての信号が入力される。制御部29は、各センサ42〜47の信号等に基づいて、伝達比可変機構用モータ21およびモータ25の駆動を制御する。
A signal about the rotation angle of the
上記の構成により、操舵部材2からのトルクおよび伝達比可変機構5からのトルクは、操舵補助力付与機構19を介して転舵機構10に伝達される。具体的には、操舵部材2に入力された操舵トルクは、第1のシャフト11を介して伝達比可変機構5の入力部材22に入力され、入力部材22から内輪39aに入力される。内輪39aには、操舵部材2からのトルクに加え、外輪39bおよび転動体39cを介して内輪39aに伝わった伝達比可変機構用モータ21からのトルクが伝達され、これらのトルクが、出力部材23に伝達される。出力部材23に伝達されたトルクは、第2のシャフト12に伝達される。また、第2のシャフト12に伝達されたトルクは、トーションバー14および第3のシャフト13に伝わり、モータ25からの出力と合わさって、自在継手7、中間軸8、および自在継手9を介して、転舵機構10に伝達される。
With the above configuration, the torque from the steering
このように、電動パワーステアリング装置1には、操舵部材2から転舵機構10にトルクを伝える動力伝達経路Dが形成されている。この動力伝達経路Dは、第1のシャフト11、入力部材22、内輪39a、出力部材23、第2のシャフト12、トーションバー14および第3のシャフト13、自在継手7、中間軸8ならびに自在継手9を通る経路である。
As described above, the electric
図2は、揺動型歯車装置20の部分断面図である。
図2を参照して、揺動型歯車装置20は、第1の軸線A1上にそれぞれ中心軸線を有し、第1の軸線A1の回りに回転可能な入力部材22および出力部材23と、入力部材22および出力部材23の差動回転を許容するように入力部材22および出力部材23を連結する中間部材としての内輪39aとを含む。入力部材22、出力部材23、および内輪39aは、それぞれ、鉄を含む材料によって形成されている。入力部材22、出力部材23、および内輪39aは、それぞれ、弾性を有している
入力部材22は、円筒状に形成されている。入力部材22の内周には、第1のシャフト11が同行回転可能に嵌合している。また、出力部材23は、円筒状に形成されている。出力部材23の内周には、第2のシャフト12が同行回転可能に嵌合している。入力部材22および出力部材23は、軸方向S1に間隔を隔てて対向している。内輪39aは、入力部材22および出力部材23間で、入力部材22および出力部材23に対して傾斜して配置されている。内輪39aは、第1の軸線A1に対して傾斜した第2の軸線B1上に中心軸線を有し、第2の軸線B1の回りに回転可能である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the
Referring to FIG. 2, the
また、入力部材22において内輪39aに対向する第1端面51には、入力部材22の周方向に等間隔を隔てて円弧状に配列された複数の第1凸部52が形成されている。また、内輪39aにおいて入力部材22に対向する第2端面53には、内輪39aの周方向Z1に等間隔を隔てて円弧状に配列された複数の第2凹部54が形成されている。第2凹部54の数は、第1凸部52の数よりも多くされている。また、各第2凹部54は、第1凸部52が係合可能な形状に形成されている。複数の第2凹部54のうち一部の第2凹部54には、軸方向S1に対向する第1凸部52が係合している。また、内輪39aの周方向Z1に隣接する第2凹部54の間にはそれぞれ第2凸部55が形成されている。
In addition, a plurality of
各第1凸部52は、入力部材22の径方向に延びており、入力部材22の周方向に沿って切断した各第1凸部52の断面は、例えば軸方向S1に凸となる半円状に形成されている。また、各第2凹部54は、内輪39aの径方向Y1に延びており、内輪39aの周方向Z1に沿って切断した各第2凹部54の断面は、例えば内輪39aの軸方向X1に凹となる半円状に形成されている。内輪39aの径方向Y1に関する第2凹部54の長さは、入力部材22の径方向に関する第1凸部52の長さよりも小さくなっている。すなわち、第2凹部54の強度は、第1凸部52の強度よりも低くなっている。
Each first
一方、内輪39aにおいて出力部材23に対向する第3端面56には、内輪39aの周方向Z1に等間隔を隔てて円弧状に配列された複数の第3凹部57が形成されている。内輪39aの周方向Z1に隣接する第3凹部57の間にはそれぞれ第3凸部58が形成されている。また、出力部材23において内輪39aに対向する第4端面59には、出力部材23の周方向に等間隔を隔てて円弧状に配列された複数の第4凸部60が形成されている。第4凸部60の数は、第3凹部57の数よりも多くされている。また、各第3凹部57は、第4凸部60が係合可能な形状に形成されている。複数の第3凹部57のうち一部の第3凹部57には、軸方向S1に対向する第4凸部60が係合している。
On the other hand, the
各第3凹部57は、内輪39aの径方向Y1に延びており、内輪39aの周方向Z1に沿って切断した各第3凹部57の断面は、例えば内輪39aの軸方向X1に凹となる半円状に形成されている。また、各第4凸部60は、出力部材23の径方向に延びており、出力部材23の周方向に沿って切断した各第4凸部60の断面は、例えば軸方向S1に凸となる半円状に形成されている。内輪39aの径方向Y1に関する第3凹部57の長さは、出力部材23の径方向に関する第4凸部60の長さよりも小さくなっている。すなわち、第3凹部57の強度は、第4凸部60の強度よりも低くなっている。
Each
入力部材22が回転すると、互いに係合する第1凸部52および第2凹部54によって、入力部材22の回転が内輪39aに伝達される。また、入力部材22から内輪39aに回転が伝達されると、互いに係合する第4凸部60および第3凹部57によって、内輪39aの回転が出力部材23に伝達される。したがって、入力部材22の回転は、内輪39aを介して出力部材23に伝達される。また、第2凹部54の数および第4凸部60の数がそれぞれ第1凹部の数および第3凸部58の数よりも多くされているので、入力部材22の回転は、減速されて出力部材23に伝達される。さらに、入力部材22から出力部材23に回転が伝達されるとき、内輪39aは、第1の軸線A1回りにコリオリ運動(首振り運動)を行う。
When the
図3は、入力部材22および内輪39aの係合部を示す揺動型歯車装置20の要部の側面図である。
図3を参照して、内輪39aには、各第2凹部54の底54aから内輪39aの軸方向X1に相当する深さ方向に延びる所定深さD1のスリット61が形成されている。各スリット61は、周方向Z1に関して対応する第2凹部54を二等分する線に沿って形成されている。また、各スリット61は、径方向Y1(図3では紙面に垂直な方向)に延びている。径方向Y1に関して、各スリット61の長さは、例えば、第2凸部55および第2凹部54の長さと等しくなっている。
FIG. 3 is a side view of the main part of the
Referring to FIG. 3, the
また、各スリット61は、周方向Z1に対向する一対の内側面62と、底面63とを有している。各内側面62は、軸方向X1に沿って延びる平坦面に形成されていてもよいし、周方向Z1に関するスリット61の幅W1がスリット61の入口に近づくに従って広がるように傾斜した傾斜面に形成されていてもよい。各内側面62の一端は、底面63に滑らかに連なっている。周方向Z1に沿って切断した底面63の断面は、例えば、スリット61の底側に向かって凸となる半円状に形成されている。
Each slit 61 has a pair of inner side surfaces 62 facing the circumferential direction Z1 and a
各第2凸部55は、スリット61によって軸方向X1に関する長さL1が大きくなっている。また、各第2凸部55は、軸方向X1に関する一方の端部が支持された片持ち梁と見なすことができる。したがって、各第2凸部55における第2端面53側の端部55a(自由端)に荷重が加わると、第2凸部55は、所定の撓み量で周方向Z1に撓む。このときの第2凸部55の撓み量は、たとえば片持ち梁の撓み量を示す以下の(式1)で表わされる。
Each second
(式1) y=ML3/(3EI)
y:梁の撓み量、M:曲げモーメント、L:梁の長さ、E:ヤング率、I:断面二次モーメント
(式1)より、片持ち梁の撓み量yは、梁の長さLの3乗に比例して大きくなる。したがって、この実施形態のように、内輪39aにスリット61を形成して、軸方向X1に関する各第2凸部55の長さL1を増加させることにより、第2凸部55の端部55aに荷重が加わったときの第2凸部55の撓み量を大幅に増加させることができる。
(Formula 1) y = ML 3 / (3EI)
y: Deflection amount of the beam, M: Bending moment, L: Length of the beam, E: Young's modulus, I: Second moment of section From the equation (1), the deflection amount y of the cantilever beam is the length L of the beam. Increases in proportion to the cube of. Therefore, as in this embodiment, the
入力部材22から内輪39aに回転が伝達されるときには、第1凸部52から第2凸部55の端部55aに周方向Z1に関する荷重が伝達される。したがって、第2凸部55は、第1凸部52から荷重を受けて周方向Z1に撓む。これにより、複数の第1凸部52がそれぞれ複数の第2凹部54に係合して、第1凸部52と第2凹部54との噛み合い率が増加する。そのため、回転伝達時における入力部材22と内輪39aとの接触面積が増加する。
When rotation is transmitted from the
一方、図示はしないが、内輪39aには、各第3凹部57の底から内輪39aの軸方向X1に延びる、スリット61が形成されている。したがって、各第3凸部58は、スリット61によって軸方向X1に関する長さが大きくなっている。そのため、内輪39aから出力部材23に回転が伝達されるときに、周方向Z1に関する荷重が第3凸部58に加わると、第3凸部58が周方向Z1に撓む。これにより、複数の第4凸部60がそれぞれ複数の第3凹部57に係合して、第4凸部60と第3凹部57との噛み合い率が増加する。そのため、回転伝達時における出力部材23と内輪39aとの接触面積が増加する。
On the other hand, although not shown, the
以上のように本実施形態では、内輪39aにスリット61を形成することにより、入力部材22から出力部材23に回転を伝達させるときに内輪39aの第2凸部55および第3凸部58を容易に撓ませて、第1凸部52と第2凹部54との噛み合い率、および第4凸部60と第3凹部57との噛み合い率を増加させることができる。これにより、回転伝達時における入力部材22と内輪39aとの接触面積、および出力部材23と内輪39aとの接触面積を増加させることができる。したがって、入力部材22から出力部材23に回転を伝達させるときに、内輪39aに加わる応力を分散させて、内輪39aに応力が集中することを防止することができる。これにより、内輪39aの強度を向上させることができ、ひいては、揺動型歯車装置20の強度を向上させることができる。また、この実施形態では、入力部材22、出力部材23、および内輪39aのうち内輪39aの強度が最も低くなっているので、内輪39aの強度を向上させることにより、揺動型歯車装置20の強度を効率的に向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, by forming the
また、スリット61が各第2凹部54および各第3凹部57の底から延びるように形成されているので、第2凸部55および第3凸部58の折損強度を低下させずに揺動型歯車装置20の強度を向上させることができる。さらに、周方向Z1に沿う底面63の断面がスリット61の底側に向かって凸となる半円状に形成されているので、入力部材22から出力部材23に回転が伝達されるときに、第2凸部55の基端部および第3凸部58の基端部に応力が集中することを防止することができる。これにより、内輪39aの強度がさらに向上され、揺動型歯車装置20の強度が一層向上されている。
Further, since the
また、回転伝達時における入力部材22と内輪39aとの接触面積を増加させることにより、第1凸部52と第2凹部54とが係合するときの衝撃を低減することができる。同様に、回転伝達時における出力部材23と内輪39aとの接触面積を増加させることにより、第4凸部60と第3凹部57とが係合するときの衝撃を低減することができる。これにより、入力部材22から出力部材23に回転が伝達されるときに、揺動型歯車装置20から生じる騒音を小さくすることができる。
Further, by increasing the contact area between the
さらに、揺動型歯車装置20の強度を向上させることができるので、揺動型歯車装置20により伝達可能なトルクの大きさを一定値以上に維持しつつ、揺動型歯車装置20を小型化することができる。これにより、伝達比可変機構5を小型化することができる。したがって、小型で騒音の小さい伝達比可変機構5を提供することができる。同様に、小型で騒音の小さい電動パワーステアリング装置1を提供することができる。
Furthermore, since the strength of the
さらにまた、本実施形態では、第1凸部52、第2凹部54、第3凹部57、および第4凸部60のピッチ円直径(PCD)を小さくすることができる。ピッチ円直径を小さくしてやれば、入力部材22から出力部材23に回転を伝達するときの第1凸部52、第2凹部54、第3凹部57、および第4凸部60の周速が小さくなる。したがって、第1凸部52および第2凹部54が係合するときの衝撃、および第4凸部60および第3凹部57が係合するときの衝撃を低減することができる。これにより、回転伝達時に揺動型歯車装置20から生じる騒音を一層小さくすることができる。
Furthermore, in this embodiment, the pitch circle diameter (PCD) of the 1st
また、ピッチ円直径が小さくなると、周方向Z1に関して第2凸部55および第3凸部58の厚みが小さくなって、各第2凸部55および各第3凸部58の強度が低下する。しかし、第1凸部52と第2凹部54との噛み合い率、および第4凸部60と第3凹部57との噛み合い率を増加させることにより、内輪39a全体としての強度の低下を防止することができる。これにより、揺動型歯車装置20により伝達可能なトルクの大きさを一定値以上に維持しつつ、回転伝達時に揺動型歯車装置20から生じる騒音を一層小さくすることができる。
Further, when the pitch circle diameter is reduced, the thickness of the second
図4は、本発明の第2実施形態に係る入力部材22および内輪239aの係合部を示す揺動型歯車装置220の要部の側面図である。この図4において、前述の図1〜図3に示された各部と同等の構成部分については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図4を参照して、この第2実施形態と前述の第1実施形態との主要な相違点は、内輪239aに、各第2凸部255の頂部255aから内輪239aの軸方向X1に延びる所定深さD2のスリット261が形成されていることである。スリット261の深さD2は、第2凸部255の高さH2よりも大きくされている。また、各スリット261は、周方向Z1に関して対応する第2凸部255を二等分する線に沿って形成されている。また、各スリット261は、径方向Y1(図4では紙面に垂直な方向)に延びている。径方向Y1に関して、各スリット261の長さは、例えば、第2凸部255および第2凹部254の長さと等しくなっている。
FIG. 4 is a side view of the main part of the
Referring to FIG. 4, the main difference between the second embodiment and the first embodiment described above is that the
また、各スリット261は、周方向Z1に対向する一対の内側面262と、底面263とを有している。各内側面262は、例えば、軸方向X1に沿って延びる平坦面に形成されていてもよいし、周方向Z1に関するスリット61の幅W2がスリット261の入口に近づくに従って広がるように傾斜した傾斜面に形成されていてもよい。各内側面262の一端は、底面263に滑らかに連なっている。周方向Z1に沿って切断した底面263の断面は、例えば、スリット261の底側に向かって凸となる半円状に形成されている。
Each
また、各第2凸部255は、対応するスリット261を周方向Z1に挟んで対向する2つの分割体64を有している。各分割体64は、軸方向X1に関する一方の端部が支持された片持ち梁と見なすことができる。また、各スリット261の深さD2が第2凸部255の高さH2よりも大きくされているので、各分割体64の長さL2が大きくなっている。したがって、各分割体64は、基端部を支点として周方向Z1に撓み易くなっている。また、各スリット261の深さD2が第2凸部255の高さH2よりも大きくされているので、各分割体64の基端部の厚みT2が大きくなっている。これにより、各分割体64の強度が向上されている。
In addition, each second
入力部材22から内輪239aに回転が伝達されるときには、周方向Z1に関して、第1凸部52から分割体64の端部64a(自由端)に荷重が伝達される。これにより、分割体64が周方向Z1に撓んで、複数の第1凸部52がそれぞれ複数の第2凹部254に係合する。したがって、第1凸部52と第2凹部254との噛み合い率が増加する。そのため、回転伝達時における入力部材22と内輪239aとの接触面積が増加する。
When rotation is transmitted from the
一方、図示はしないが、内輪239aには、各第3凸部の頂部から内輪239aの軸方向X1に延びる、スリット261が形成されている。したがって、各第3凸部は、周方向Z1にスリットを挟んで対向する2つの分割体を含む。そのため、内輪239aから出力部材23に回転が伝達されるときに、周方向Z1に関して、第3凸部の分割体に荷重が加わると、分割体が周方向Z1に撓む。これにより、複数の第4凸部60がそれぞれ複数の第3凹部に係合して、第4凸部60と第3凹部との噛み合い率が増加する。そのため、回転伝達時における出力部材23と内輪239aとの接触面積が増加する。
On the other hand, although not shown, the
以上のように第2実施形態では、第1実施形態と同様に、回転伝達時における入力部材22と内輪239aとの接触面積、および出力部材23と内輪239aとの接触面積を増加させることができる。したがって、入力部材22から出力部材23に回転を伝達させるときに、内輪239aに加わる応力を分散させて、内輪239aに応力が集中することを防止することができる。これにより、内輪239aの強度を向上させることができ、ひいては、揺動型歯車装置220の強度を向上させることができる。
As described above, in the second embodiment, as in the first embodiment, the contact area between the
また、スリット261の深さD2が、スリット付きの凸部である第2凸部255の高さH2よりも大きくされているので、スリット261の深さD2が第2凸部255の高さH2と等しい場合と比べて、各分割体64が撓み易くなっており、しかも、各分割体64の基端部の厚みT2を厚くすることができる。その結果、第2凸部255の強度を向上させることができ、ひいては、揺動型歯車装置220の強度を向上させることができる。
Moreover, since the depth D2 of the
さらに、揺動型歯車装置220の強度を向上させることができるので、第1実施形態と同様に、揺動型歯車装置220を小型化することができる。これにより、伝達比可変機構5を小型化することができる。したがって、小型で騒音の小さい伝達比可変機構5を提供することができる。同様に、小型で騒音の小さい電動パワーステアリング装置1を提供することができる。
Furthermore, since the strength of the
この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、上述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば上述の第1実施形態では、断面半円状の第1凸部52が入力部材22に設けられ、この第1凸部52に対応する断面半円状の第2凹部54が内輪39aに設けられている場合について説明したが、これに限らない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the contents of the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, in the first embodiment described above, the first
より具体的には、例えば図5に示す揺動型歯車装置320のように、断面半円状の第2凸部355が内輪339aに設けられ、この第2凸部355に対応する断面半円状の第1凹部65が入力部材322に設けられていてもよい。同様に、例えば図6に示す揺動型歯車装置420のように、断面半円状の第2凸部455が内輪439aに設けられ、この第2凸部455に対応する断面半円状の第1凹部66が入力部材422に設けられていてもよい。この場合、図5に示すように、第2凹部354の底354aから軸方向X1に延びるスリット361が内輪339aに形成されていてもよいし、図6に示すように、第2凸部455の頂部455aから軸方向X1に延びるスリット461が内輪439aに形成されていてもよい。また、図示はしないが、断面半円状の第3凸部が内輪に設けられ、この第3凸部に対応する断面半円状の第4凹部が出力部材に設けられていてもよい。
More specifically, for example, a second
また、上述の第1実施形態では、第1凸部52と入力部材22とが単一の部材で一体に形成され、第4凸部60と出力部材23とが単一の部材で一体に形成されている場合について説明したが、これに限らない。より具体的には、例えば図7に示すように、入力部材522の第1端面51に嵌合溝67を形成して、この嵌合溝67に円柱状のニードルピン68を嵌合させることにより、断面半円形の第1凸部552を形成してもよい。図示はしないが、第4凸部についても同様である。
In the first embodiment described above, the first
また、上述の実施形態では、内輪39a、239a、339a、439aにスリット61、261、361、461が形成されている場合について説明した。しかし、本発明の参考形態において、入力部材22、322、422、522にスリットが形成されていてもよい。同様に、本発明の参考形態において、出力部材23にスリットが形成されていてもよい。
また、上述の第1実施形態では、揺動型歯車装置20が伝達比可変機構5および電動パワーステアリング装置1に備えられている場合について説明したが、揺動型歯車装置20は、伝達比可変機構5および電動パワーステアリング装置1に限らず、その他の装置に備えられていてもよい。また、揺動型歯車装置20を備える伝達比可変機構5は、電動パワーステアリング装置1に限らず、その他の装置に備えられていてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
In the first embodiment described above, the case where the
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
1・・・電動パワーステアリング装置(車両用操舵装置)、2・・・操舵部材、5・・・伝達比可変機構、4L、4R・・・車輪、12・・・第2のシャフト(車輪側部材)、20、220、320、420・・・揺動型歯車装置、21・・・伝達比可変機構用モータ(電動モータ)、22、322、422、522・・・入力部材、23・・・出力部材、39a、239a、339a、439a・・・内輪(中間部材)、52、552・・・第1凸部(入力部材の凸部)、54、254、354・・・第2凹部(中間部材の凹部)、54a、354a・・・(第2凹部の)底、55、255、355、455・・・第2凸部(中間部材の凸部)、57・・・第3凹部(中間部材の凹部)、58・・・第3凸部(中間部材の凸部)、60・・・第4凸部(出力部材の凸部)、61、261、361、461・・・スリット、65、66・・・第1凹部(入力部材の凹部)、255a、455a・・・(第2凸部の)頂部、A1・・・第1の軸線、B1・・・第2の軸線、D1、D2・・・深さ、H2・・・高さ、X1・・・軸方向、θ1・・・操舵角、θ2・・・転舵角
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記中間部材は、上記第1の軸線に対して傾斜した第2の軸線上に中心軸線を有し上記第2の軸線の回りに回転可能であり、
上記中間部材は、上記入力部材に円弧状に配列された複数の第1凸部または第1凹部と係合可能な複数の第2凹部または第2凸部、および、上記出力部材に円弧状に配列された複数の第4凸部または第4凹部と係合可能な複数の第3凹部または第3凸部を円弧状に配列しており、
上記中間部材の径方向に関する上記第2凹部または第2凸部の長さは、上記入力部材の径方向に関する上記第1凸部または第1凹部の長さよりも小さく、
上記中間部材の径方向に関する上記第3凹部または第3凸部の長さは、上記出力部材の径方向に関する上記第4凸部または第4凹部の長さよりも小さく、
上記中間部材には、当該部材の凹部の底から当該部材の軸方向に沿って延びる所定深さのスリットが形成されていることを特徴とする揺動型歯車装置。 An input member and an output member each having a central axis on the first axis and rotatable about the first axis; the input member and the input member so as to allow differential rotation of the input member and the output member; An intermediate member for connecting the output member,
The intermediate member has a central axis on a second axis inclined with respect to the first axis, and is rotatable about the second axis.
The intermediate member includes a plurality of second concave portions or second convex portions that are engageable with the plurality of first convex portions or first concave portions arranged in an arc shape on the input member, and an arc shape on the output member. A plurality of third concave portions or third convex portions that can be engaged with the plurality of arranged fourth convex portions or fourth concave portions are arranged in an arc shape,
The length of the second concave portion or the second convex portion with respect to the radial direction of the intermediate member is smaller than the length of the first convex portion or the first concave portion with respect to the radial direction of the input member,
The length of the third concave portion or the third convex portion with respect to the radial direction of the intermediate member is smaller than the length of the fourth convex portion or the fourth concave portion with respect to the radial direction of the output member,
The oscillating gear device, wherein the intermediate member is formed with a slit having a predetermined depth extending from the bottom of the concave portion of the member along the axial direction of the member.
上記中間部材は、上記第1の軸線に対して傾斜した第2の軸線上に中心軸線を有し上記第2の軸線の回りに回転可能であり、
上記中間部材は、上記入力部材に円弧状に配列された複数の第1凸部または第1凹部と係合可能な複数の第2凹部または第2凸部、および、上記出力部材に円弧状に配列された複数の第4凸部または第4凹部と係合可能な複数の第3凹部または第3凸部を円弧状に配列しており、
上記中間部材の径方向に関する上記第2凹部または第2凸部の長さは、上記入力部材の径方向に関する上記第1凸部または第1凹部の長さよりも小さく、
上記中間部材の径方向に関する上記第3凹部または第3凸部の長さは、上記出力部材の径方向に関する上記第4凸部または第4凹部の長さよりも小さく、
上記中間部材には、当該部材の凸部の頂部から当該部材の軸方向に沿って延びる所定深さのスリットが形成されており、上記所定深さは、当該部材の凸部の高さ値よりも大きいことを特徴とする揺動型歯車装置。 An input member and an output member each having a central axis on the first axis and rotatable about the first axis; the input member and the input member so as to allow differential rotation of the input member and the output member; An intermediate member for connecting the output member,
The intermediate member has a central axis on a second axis inclined with respect to the first axis, and is rotatable about the second axis.
The intermediate member includes a plurality of second concave portions or second convex portions that are engageable with the plurality of first convex portions or first concave portions arranged in an arc shape on the input member, and an arc shape on the output member. A plurality of third concave portions or third convex portions that can be engaged with the plurality of arranged fourth convex portions or fourth concave portions are arranged in an arc shape,
The length of the second concave portion or the second convex portion with respect to the radial direction of the intermediate member is smaller than the length of the first convex portion or the first concave portion with respect to the radial direction of the input member,
The length of the third concave portion or the third convex portion with respect to the radial direction of the intermediate member is smaller than the length of the fourth convex portion or the fourth concave portion with respect to the radial direction of the output member,
The intermediate member is formed with a slit having a predetermined depth extending from the top of the convex portion of the member along the axial direction of the member, and the predetermined depth is based on a height value of the convex portion of the member. An oscillating gear device characterized by being large.
上記中間部材を駆動するための電動モータとを備え、
上記入力部材の回転角に対する出力部材の回転角の比を変更可能な伝達比可変機構。 The oscillating gear device according to claim 1 or 2,
An electric motor for driving the intermediate member,
A transmission ratio variable mechanism capable of changing a ratio of a rotation angle of the output member to a rotation angle of the input member.
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