JP6390262B2 - Vehicle steering device - Google Patents
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Description
本発明は、交差軸ギヤの回転によりキングピン軸の周りにタイヤを転舵させる転舵機構を備えた車両用ステアリング装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus including a steering mechanism that turns a tire around a kingpin shaft by rotation of a cross shaft gear.
従来、車両用ステアリング装置としては、キングピン軸の軸線上に配置され、フェースギヤ(交差軸ギヤ)の回転により、キングピン軸の周りにタイヤを転舵させる転舵機構を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a vehicle steering device, there is known a vehicle steering device that is disposed on an axis of a kingpin shaft and has a steering mechanism that turns a tire around the kingpin shaft by rotation of a face gear (crossed shaft gear). (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、従来装置にあっては、ピニオンギヤとフェースギヤの噛み合い部が、キングピン軸から径方向にずれたオフセット位置にあるのに対し、キングピン軸と同軸位置に配置されたバネによりフェースギヤ背面を付勢していた。したがって、交差軸ギヤに噛み合い負荷が与えられると、噛み合い負荷によってフェースギヤにモーメント(=オフセット量×負荷)が発生し、モーメントの発生によりフェースギヤの回転軸が傾いてしまう。このフェースギヤの軸倒れにより、交差軸ギヤの噛み合い剛性ガタ性能が悪化してしまう、という問題がある。 However, in the conventional device, the meshing part of the pinion gear and the face gear is at an offset position shifted in the radial direction from the kingpin shaft, but the face gear back surface is attached by a spring arranged coaxially with the kingpin shaft. It was fast. Therefore, when a meshing load is applied to the cross shaft gear, a moment (= offset amount × load) is generated in the face gear due to the meshing load, and the rotation axis of the face gear is inclined due to the generation of the moment. There is a problem that the meshing rigidity backlash performance of the cross shaft gear is deteriorated due to the axis tilt of the face gear.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、交差軸ギヤの噛み合い剛性ガタ性能を向上することができる車両用ステアリング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above problem, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus capable of improving the meshing rigidity play of the cross shaft gear.
上記目的を達成するため、本発明は、キングピン軸の軸線上に配置され、交差軸ギヤの回転によりキングピン軸の周りにタイヤを転舵させる転舵機構を備える。
この車両用ステアリング装置において、交差軸ギヤのギヤ噛み合い部の下方位置に、交差軸ギヤのギヤ噛み合い部に押し付けバネ力を与えるバネ部材を配置した。
交差軸ギヤを、転舵入力により回転するピニオンギヤとの噛み合いにより回転すると共に、歯形状を回転位相によって変化させた不等速フェースギヤとする。
不等速フェースギヤの回転位相に応じて、バネ部材による押し付けバネ力を変える押し付け力調整部材を配置した。
In order to achieve the above object, the present invention includes a steering mechanism that is disposed on the axis of the kingpin shaft and that turns the tire around the kingpin shaft by the rotation of the cross shaft gear.
In this vehicle steering apparatus, a spring member that presses against the gear meshing portion of the cross shaft gear and applies a spring force is disposed below the gear meshing portion of the cross shaft gear.
The cross shaft gear is an inconstant speed face gear that rotates by meshing with a pinion gear that rotates by turning input, and has a tooth shape changed by a rotation phase.
A pressing force adjusting member that changes the pressing spring force of the spring member according to the rotational phase of the inconstant speed face gear is disposed .
よって、キングピン軸の周りにタイヤを転舵させるとき、交差軸ギヤのギヤ噛み合い部の下方位置に配置したバネ部材により、ギヤ噛み合い部に押し付けバネ力が与えられた状態で交差軸ギヤが回転する。
すなわち、転舵時等において交差軸ギヤに噛み合い負荷が生じたとき、ギヤ噛み合い部に与えられた押し付けバネ力が、ギヤ歯面間の隙間を縮める方向に作用するだけでなく、噛み合い負荷を低減する方向、つまり、モーメントの発生をキャンセルする方向に作用する。
この結果、モーメントの発生による交差軸ギヤの軸倒れが抑制され、交差軸ギヤの噛み合い剛性ガタ性能を向上することができる。
加えて、交差軸ギヤを不等速フェースギヤとし、不等速フェースギヤの回転位相に応じて、バネ部材による押し付けバネ力を変える押し付け力調整部材を配置した。このため、歯形状が変化する不等速フェースギヤのいずれの回転位相でも、フリクション増大や剛性ガタ性能悪化を抑制することができる。
Therefore, when the tire is steered around the kingpin shaft, the cross shaft gear rotates in a state in which a spring force is applied to the gear meshing portion by the spring member disposed below the gear meshing portion of the cross shaft gear. .
In other words, when a meshing load is generated in the cross-shaft gear during turning or the like, the pressing spring force applied to the gear meshing portion not only acts in the direction of reducing the gap between the gear tooth surfaces, but also reduces the meshing load. Acting in the direction to cancel, that is, the direction to cancel the generation of moment.
As a result, the shaft tilt of the cross shaft gear due to the generation of moment is suppressed, and the meshing rigidity play of the cross shaft gear can be improved.
In addition, the cross shaft gear is an inconstant speed face gear, and a pressing force adjusting member that changes the pressing spring force by the spring member according to the rotational phase of the inconstant speed face gear is arranged. For this reason, at any rotational phase of the inconstant speed face gear whose tooth shape changes, it is possible to suppress an increase in friction and a deterioration in rigidity play performance.
以下、本発明の車両用ステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例1〜実施例3に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for realizing the vehicle steering device of the present invention will be described based on Examples 1 to 3 shown in the drawings.
まず、構成を説明する。
実施例1におけるインホイールモータ車用ステアリング装置(車両用ステアリング装置の一例)の構成を、「モータ駆動転舵輪の全体構成」、「転舵機構の詳細構成」に分けて説明する。
First, the configuration will be described.
The configuration of the in-wheel motor vehicle steering device (an example of a vehicle steering device) according to the first embodiment will be described by dividing it into “the overall configuration of the motor-driven steered wheels” and “the detailed configuration of the steered mechanism”.
[モータ駆動転舵輪の全体構成]
図1は、インホイールモータ車用ステアリング装置が適用されたモータ駆動転舵輪を転舵機構及びサスペンション機構と共に示す。以下、図1に基づき、モータ駆動転舵輪の全体構成を説明する。
[Overall configuration of motor-driven steered wheels]
FIG. 1 shows a motor-driven steered wheel to which a steering device for an in-wheel motor vehicle is applied, together with a steered mechanism and a suspension mechanism. Hereinafter, based on FIG. 1, the whole structure of a motor drive steered wheel is demonstrated.
モータ駆動転舵輪1は、図1に示すように、インホイールモータ駆動ユニット2と、ユニットケース3と、ホイールハブ4と、ブレーキディスク5と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the motor-driven steered wheel 1 includes an in-wheel motor drive unit 2, a unit case 3, a wheel hub 4, and a brake disk 5.
前記モータ駆動転舵輪1は、個々のインホイールモータ駆動ユニット2を一体化して備え、インホイールモータ駆動ユニット2により個別にホイールセンタCLの周りに回転駆動される。そのため、インホイールモータ駆動ユニット2は、ユニットケース3内に、図示していない電動モータ及び減速機(変速機)を内蔵し、減速機の入力軸に電動モータを結合し、減速機の出力軸にホイールハブ4を結合する。 The motor-driven steered wheels 1 are integrally provided with individual in-wheel motor drive units 2 and are individually driven to rotate around the wheel center CL by the in-wheel motor drive unit 2. Therefore, the in-wheel motor drive unit 2 incorporates an electric motor and a speed reducer (transmission) (not shown) in the unit case 3, connects the electric motor to the input shaft of the speed reducer, and outputs the output shaft of the speed reducer. The wheel hub 4 is coupled to the wheel.
前記ホイールハブ4は、モータ駆動転舵輪1を結合すると共に、ブレーキディスク5を結合し、これにより電動モータからの動力を減速機による減速下でモータ駆動転舵輪1へ伝達することで車両を走行可能にする。そして、ブレーキディスク5を、インホイールモータ駆動ユニット2に取着した図示しないブレーキキャリパにより軸線方向両側から挟圧することで車両を制動可能にする。 The wheel hub 4 is connected to the motor-driven steered wheels 1 and to the brake disk 5, thereby transmitting the power from the electric motor to the motor-driven steered wheels 1 under deceleration by a speed reducer. to enable. Then, the brake disc 5 is clamped from both sides in the axial direction by a brake caliper (not shown) attached to the in-wheel motor drive unit 2 so that the vehicle can be braked.
サスペンション機構は、図1に示すように、アッパーアーム6と、ロアアーム7と、サードリンク8と、ショックアブシャフト9と、インシュレータ10と、ナックル11と、を備えている。このサスペンション機構によりユニットケース3を介して車体に懸架されたモータ駆動転舵輪1は、ショックアブシャフト9により上下振動を減衰しながら、インホイールモータ駆動ユニット2と共に上下方向へバウンド/リバウンド可能である。 As shown in FIG. 1, the suspension mechanism includes an upper arm 6, a lower arm 7, a third link 8, a shock absorber 9, an insulator 10, and a knuckle 11. The motor-driven steered wheel 1 suspended on the vehicle body via the unit case 3 by this suspension mechanism can bounce / rebound in the vertical direction together with the in-wheel motor drive unit 2 while attenuating vertical vibrations by the shock absorber 9. .
前記アッパーアーム6は、ユニットケース3の上方において車幅方向へ延在する上側サスペンションアームであり、車体側支持部6aとサードリンク側支持部6bを有する。つまり、アッパーアーム6は、サードリンク8の上端部を車体に対し揺動可能に支持する。 The upper arm 6 is an upper suspension arm that extends in the vehicle width direction above the unit case 3, and includes a vehicle body side support portion 6a and a third link side support portion 6b. That is, the upper arm 6 supports the upper end portion of the third link 8 so as to be swingable with respect to the vehicle body.
前記ロアアーム7は、ユニットケース4の下方において車幅方向へ延在する下側サスペンションアームであり、車体側支持部7aとナックル側支持部7bを有する。つまり、ロアアーム7は、ユニットケース3に固定されたナックル11のナックル下端部11bを車体に対し揺動可能に支持する。 The lower arm 7 is a lower suspension arm that extends in the vehicle width direction below the unit case 4, and includes a vehicle body side support portion 7a and a knuckle side support portion 7b. That is, the lower arm 7 supports the knuckle lower end portion 11b of the knuckle 11 fixed to the unit case 3 so as to be swingable with respect to the vehicle body.
前記サードリンク8は、アッパーアーム6とショックアブシャフト9とナックル11に連結される第3のサスペンション部材である。アッパーアーム6とは、サードリンク側支持部6bを介して揺動可能に支持される。ショックアブシャフト9とは、ピストンロッド9aの下端部に揺動可能に支持される。ナックル11とは、ナックル上端部11aを介して回動可能(回動軸は、キングピン軸Kpを中心とする軸)に支持される。 The third link 8 is a third suspension member connected to the upper arm 6, the shock absorber 9, and the knuckle 11. The upper arm 6 is supported so as to be swingable via a third link side support portion 6b. The shock absorber 9 is swingably supported at the lower end of the piston rod 9a. The knuckle 11 is supported by a knuckle upper end portion 11a so as to be rotatable (the rotation axis is an axis centered on the kingpin axis Kp).
前記ショックアブシャフト9は、ショックアブソーバとコイルスプリングを同軸配置したストラットタイプであり、ピストンロッド9aとシリンダ9bを有する。ピストンロッド9aの下端部は、サードリンク8に揺動可能に支持される。シリンダ9bの上端部は、インシュレータ10を介して車体に弾性支持される。 The shock absorber 9 is a strut type in which a shock absorber and a coil spring are coaxially arranged, and has a piston rod 9a and a cylinder 9b. The lower end portion of the piston rod 9a is supported by the third link 8 so as to be swingable. The upper end portion of the cylinder 9 b is elastically supported by the vehicle body via the insulator 10.
前記ナックル11は、ユニットケース3に一体に固定された車輪転舵部材であり、ユニットケース3から上方に延設されたナックル上端部11aと、ユニットケース3から下方に延設されたナックル下端部11bを有する。ナックル上端部11aは、サードリンク8に連結されると共に、転舵軸12(キングピン軸Kpと同軸配置)を介して後述する転舵機構S1の不等速フェースギヤ23に連結される。ナックル下端部11bは、ナックル側支持部7bを介してロアアーム7に連結される。ナックル上端部11aとナックル下端部11bを結ぶ軸がキングピン軸Kpであり、モータ駆動転舵輪1及びインホイールモータ駆動ユニット2は、このキングピン軸Kpの周りに転舵可能であり、車両の操向を行うことができる。 The knuckle 11 is a wheel steering member fixed integrally to the unit case 3, and includes a knuckle upper end portion 11 a extending upward from the unit case 3 and a knuckle lower end portion extending downward from the unit case 3. 11b. The knuckle upper end portion 11a is connected to the third link 8, and is also connected to an inconstant speed face gear 23 of the turning mechanism S1 described later via a turning shaft 12 (coaxial arrangement with the kingpin axis Kp). The knuckle lower end part 11b is connected to the lower arm 7 via the knuckle side support part 7b. A shaft connecting the knuckle upper end portion 11a and the knuckle lower end portion 11b is a kingpin shaft Kp, and the motor-driven steered wheel 1 and the in-wheel motor drive unit 2 can be steered around the kingpin shaft Kp. It can be performed.
[転舵機構の詳細構成]
図2〜図7は実施例1のインホイールモータ車用ステアリング装置における転舵機構S1を示す。以下、図2〜図7に基づき、実施例1の転舵機構S1の詳細構成を説明する。
[Detailed configuration of steering mechanism]
2 to 7 show the steering mechanism S1 in the steering device for an in-wheel motor vehicle according to the first embodiment. Hereinafter, based on FIGS. 2-7, the detailed structure of steering mechanism S1 of Example 1 is demonstrated.
前記転舵機構S1は、図2及び図3に示すように、ギヤケース21と、ピニオンギヤシャフト22と、不等速フェースギヤ23(交差軸ギヤ)と、押し付けバネ24(押し付け部材)と、押し付け力調整プレート25(押し付け力調整部材)と、を備えている。この転舵機構S1は、キングピン軸Kpの軸線上の上部位置に配置され、不等速フェースギヤ23の回転によりキングピン軸Kpの周りにモータ駆動転舵輪1を転舵させる。 As shown in FIGS. 2 and 3, the steering mechanism S1 includes a gear case 21, a pinion gear shaft 22, an inconstant speed face gear 23 (crossed shaft gear), a pressing spring 24 (pressing member), and a pressing force. Adjustment plate 25 (pressing force adjusting member). The steered mechanism S1 is disposed at an upper position on the axis of the kingpin axis Kp, and causes the motor-driven steered wheels 1 to be steered around the kingpin axis Kp by the rotation of the inconstant speed face gear 23.
前記ギヤケース21は、ギヤ支持ケース部21aと、シャフト支持ケース部21bと、ケース蓋部21cと、を有して構成される。ギヤ支持ケース部21aは、サードリンク8に固定され、不等速フェースギヤ23をキングピン軸Kpの周りに回転可能で、かつ、キングピン軸Kpの軸方向に変位可能に支持する。シャフト支持ケース部21bは、ギヤ支持ケース部21aに固定され、ピニオンギヤシャフト22を、キングピン軸Kpからオフセットした位置であり、かつ、キングピン軸Kpと直交するシャフト軸SAの周りに回転可能に支持する。ケース蓋部21cは、シャフト支持ケース部21bにボルト等により固定され、ギヤ室26を上面から塞ぐ。 The gear case 21 includes a gear support case portion 21a, a shaft support case portion 21b, and a case lid portion 21c. The gear support case portion 21a is fixed to the third link 8, and supports the inconstant speed face gear 23 so as to be rotatable around the kingpin axis Kp and displaceable in the axial direction of the kingpin axis Kp. The shaft support case portion 21b is fixed to the gear support case portion 21a, and supports the pinion gear shaft 22 at a position offset from the kingpin axis Kp and rotatably around a shaft axis SA orthogonal to the kingpin axis Kp. . The case lid portion 21c is fixed to the shaft support case portion 21b with a bolt or the like, and closes the gear chamber 26 from the upper surface.
前記ピニオンギヤシャフト22は、ギヤケース21のシャフト支持ケース部21bに回転可能に支持されたピニオンギヤ付き軸部材であり、ピニオンギヤ部22aと、第1ケース支持部22bと、第2ケース支持部22cと、操舵系連結部22dと、を有する。ピニオンギヤ部22aは、不等速フェースギヤ23のギヤ部23aに対し噛み合う。第1ケース支持部22bと第2ケース支持部22cは、シャフト支持ケース部21bに対し第1ベアリングシール27と第2ベアリングシール28を介して回転可能なシール状態で両端支持される。操舵系連結部22dは、運転者が車両の操向に当たって操作する図示しないステアリングホイールに機械的に連結され、ステアリングホイールから回転する操舵力を入力する。 The pinion gear shaft 22 is a shaft member with a pinion gear rotatably supported by a shaft support case portion 21b of the gear case 21, and includes a pinion gear portion 22a, a first case support portion 22b, a second case support portion 22c, and a steering wheel. System connection part 22d. The pinion gear portion 22 a meshes with the gear portion 23 a of the inconstant speed face gear 23. The first case support portion 22b and the second case support portion 22c are supported at both ends in a sealable state with respect to the shaft support case portion 21b via a first bearing seal 27 and a second bearing seal 28. The steering system connecting portion 22d is mechanically connected to a steering wheel (not shown) that is operated by the driver when steering the vehicle, and inputs a steering force rotating from the steering wheel.
前記不等速フェースギヤ23は、キングピン軸Kpと同軸配置であり、ギヤケース21の軸穴21dに挿通配置される転舵軸12に対してキー固定により連結されたもので、ギヤ歯部23aと、ギヤ背面部23bと、軸穴部23cと、キー溝23dと、を有する。ギヤ歯部23aは、ピニオンギヤ部22aとの噛み合い(ギヤ噛み合い部29)により回転すると共に歯形状を回転位相によって変化させている。ギヤ背面部23bは、ギヤケース21への弾性支持面である。軸穴部23c及びキー溝23dは、転舵軸12をキー固定するための構成である。 The inconstant speed face gear 23 is coaxially arranged with the kingpin shaft Kp, and is connected to the steered shaft 12 inserted through the shaft hole 21d of the gear case 21 by key fixation. , A gear back surface portion 23b, a shaft hole portion 23c, and a key groove 23d. The gear tooth portion 23a rotates by meshing with the pinion gear portion 22a (gear meshing portion 29) and changes the tooth shape according to the rotational phase. The gear back portion 23 b is an elastic support surface for the gear case 21. The shaft hole portion 23c and the key groove 23d are configured to key-lock the steered shaft 12.
前記押し付けバネ24は、図2及び図3に示すように、不等速フェースギヤ23のギヤ噛み合い部29の下方位置に、ギヤ噛み合い力を増す方向の押し付け力を与える押し付け部材として配置されたコイルバネ部材である。この押し付けバネ24は、押し付け力調整プレート25に対して球面接触する中間部材30を有し、押し付けバネ力を、中間部材30→押し付け力調整プレート25→ギヤ背面部23bを介してギヤ噛み合い部29に与えるようにしている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the pressing spring 24 is a coil spring arranged as a pressing member that applies a pressing force in a direction to increase the gear meshing force to a position below the gear meshing portion 29 of the non-constant speed face gear 23. It is a member. The pressing spring 24 includes an intermediate member 30 that comes into spherical contact with the pressing force adjusting plate 25, and the pressing spring force is applied to the gear meshing portion 29 via the intermediate member 30 → the pressing force adjusting plate 25 → the gear back surface portion 23b. To give to.
前記押し付け力調整プレート25は、不等速フェースギヤ23の背面位置に固定され、不等速フェースギヤ23の回転位相に応じて、押し付けバネ24による押し付けバネ力を変える押し付け力調整部材である。この押し付け力調整プレート25は、キングピン軸方向のプレート高さを回転位相により変化させることで押し付けバネ力を設定するようにしている。例えば、図2に示す回転位相Aの場合は、キングピン軸方向のプレート高さを低くし、押し付けバネ力を低く設定している。一方、図3に示す回転位相Bの場合は、キングピン軸方向のプレート高さを高くし、押し付けバネ力を高く設定している。 The pressing force adjusting plate 25 is a pressing force adjusting member that is fixed to the back surface position of the inconstant speed face gear 23 and changes the pressing spring force by the pressing spring 24 in accordance with the rotational phase of the inconstant speed face gear 23. The pressing force adjusting plate 25 sets the pressing spring force by changing the plate height in the kingpin axis direction according to the rotation phase. For example, in the case of the rotational phase A shown in FIG. 2, the plate height in the kingpin axis direction is lowered and the pressing spring force is set low. On the other hand, in the case of the rotational phase B shown in FIG. 3, the plate height in the kingpin axis direction is increased and the pressing spring force is set high.
前記不等速フェースギヤ23の詳細構成を、図4〜図6に基づき説明する。自動車の転舵時には、旋回外輪よりも旋回内輪の転舵角が大きくなることが望ましい。それに対応するため、図4に示すように、不等速フェースギヤ23のギヤ歯部23aの形状や、半径方向(内端〜外端)の歯位置を回転位相によって変化させている。すなわち、ギヤ歯部23aが外端側にある回転位相Aの領域では、図5に示すように、小さな圧力角αによる歯形状としている。一方、ギヤ歯部23aが内端側にある回転位相Bの領域では、図6に示すように、大きな圧力角αによる歯形状としている。
これにより、同じピニオンギヤ部22aの回転角速度でも、不等速フェースギヤ23の回転角速度は連続的に変化する(バリアブルギヤ比)。しかし、不等速フェースギヤ23のギヤ噛み合い部29の位置は、軸心(キングピン軸Kp)から離れた位置にあるため、ギヤ噛み合い部29に力が作用する負荷時には、不等速フェースギヤ23をキングピン軸Kpに対して倒そうとするモーメントが発生する。
The detailed configuration of the non-constant speed face gear 23 will be described with reference to FIGS. When the automobile is steered, it is desirable that the turning angle of the turning inner wheel is larger than that of the turning outer wheel. To cope with this, as shown in FIG. 4, the shape of the gear tooth portion 23a of the non-constant speed face gear 23 and the tooth position in the radial direction (inner end to outer end) are changed according to the rotation phase. That is, in the region of the rotational phase A where the gear tooth portion 23a is on the outer end side, the tooth shape is formed with a small pressure angle α as shown in FIG. On the other hand, in the region of the rotational phase B where the gear tooth portion 23a is on the inner end side, as shown in FIG.
Thereby, even if the rotation angular velocity of the same pinion gear part 22a is used, the rotation angular velocity of the inconstant speed face gear 23 continuously changes (variable gear ratio). However, since the position of the gear meshing portion 29 of the inconstant speed face gear 23 is located away from the shaft center (kingpin axis Kp), the inconstant speed face gear 23 is under load when a force acts on the gear meshing portion 29. A moment is generated that tries to knock down the kingpin axis Kp.
図7に不等速フェースギヤ23に作用する接線力Ftとラジアル力Frの関係と、回転位相(フェースギヤ回転角)による圧力角αの関係の一例を示す。不等速フェースギヤ23の回転位相Aの領域(例えば、フェースギヤ回転角が0°〜60°)では、圧力角αは小さいのに対し、不等速フェースギヤ23の回転位相Bの領域(例えば、フェースギヤ回転角が0°〜-60°)の場合、圧力角αは回転位相Aに比べて大きくなる。そして、接線力Ftとラジアル力Frと圧力角αの関係は、
Fr=Ft×tanα …(1)
となる。
このため、接線力Ftに対するラジアル力Frは、回転位相(圧力角α)によって異なる。このラジアル力Frが、不等速フェースギヤ23の倒れモーメントの要因となるため、これをキャンセルする押し付け力が必要となる。これに対し、押し付け力調整プレート25を、不等速フェースギヤ23の歯面に加わる噛み合い接線力Ftと圧力角αにより得られるラジアル力Frの変化に合わせて押し付けバネ力を変えるようにしている。
FIG. 7 shows an example of the relationship between the tangential force Ft acting on the inconstant velocity face gear 23 and the radial force Fr and the relationship between the pressure angle α depending on the rotation phase (face gear rotation angle). In the region of the rotational phase A of the inconstant speed face gear 23 (for example, the face gear rotational angle is 0 ° to 60 °), the pressure angle α is small, whereas the region of the rotational phase B of the inconstant speed face gear 23 ( For example, when the face gear rotation angle is 0 ° to -60 °, the pressure angle α is larger than the rotation phase A. And the relationship between tangential force Ft, radial force Fr and pressure angle α is
Fr = Ft × tanα (1)
It becomes.
For this reason, the radial force Fr with respect to the tangential force Ft varies depending on the rotational phase (pressure angle α). Since this radial force Fr causes the falling moment of the inconstant speed face gear 23, a pressing force for canceling this is required. On the other hand, the pressing force adjusting plate 25 changes the pressing spring force in accordance with the change in the meshing tangential force Ft applied to the tooth surface of the inconstant speed face gear 23 and the radial force Fr obtained by the pressure angle α. .
次に、作用を説明する。
実施例1のインホイールモータ車用ステアリング装置における作用を、「不等速フェースギヤの剛性ガタ性能向上作用」、「他の特徴作用」に分けて説明する。
Next, the operation will be described.
The operation of the steering device for an in-wheel motor vehicle according to the first embodiment will be described by dividing it into “an effect of improving the rigidity play of the inconstant speed face gear” and “another characteristic operation”.
[不等速フェースギヤの剛性ガタ性能向上作用]
キングピン軸の軸線上に配置され、交差軸ギヤの回転によりキングピン軸の周りにタイヤを転舵させる転舵機構を備えた自動車用ステアリング装置では、高剛性でありガタが無いことが求められる。このため、交差軸ギヤのバックラッシュを除去するために交差軸ギヤの軸方向から押し付け力を与えることが望ましい。しかし、交差軸ギヤのギヤ噛み合い部は軸中心からずれた位置にあるため、負荷によって交差軸ギヤにモーメントが発生し、倒れてしまう。これにより剛性ガタ性能が悪化してしまう。
[Improvement in rigidity play performance of non-uniform speed face gear]
An automotive steering apparatus that is disposed on the axis of the kingpin shaft and includes a steering mechanism that turns the tire around the kingpin shaft by the rotation of the cross-axis gear is required to have high rigidity and no play. For this reason, it is desirable to apply a pressing force from the axial direction of the cross shaft gear in order to eliminate backlash of the cross shaft gear. However, since the gear meshing portion of the cross shaft gear is at a position shifted from the center of the shaft, a moment is generated in the cross shaft gear due to the load, and the gear falls. This deteriorates the rigidity play performance.
これに対し、実施例1では、不等速フェースギヤ23のギヤ噛み合い部29の下方位置に、ギヤ噛み合い力を増す方向の押し付け力を与える押し付けバネ24を配置する構成とした。
よって、キングピン軸Kpの周りにモータ駆動転舵輪1を転舵させるとき、不等速フェースギヤ23のギヤ噛み合い部29の下方位置に配置した押し付けバネ24により、ギヤ噛み合い押し付け力が与えられた状態で不等速フェースギヤ23が回転する。
すなわち、転舵時等において不等速フェースギヤ23に噛み合い負荷が生じたとき、ギヤ噛み合い部29に与えられた押し付け力が、ギヤ歯面間の隙間を縮める方向に作用(バックラッシュ除去作用)するだけでなく、噛み合い負荷を低減する方向、つまり、モーメントの発生をキャンセルする方向に作用する。この結果、モーメントの発生による不等速フェースギヤ23の軸倒れを抑制することで、不等速フェースギヤ23の噛み合い剛性ガタ性能を向上することができる。
On the other hand, in the first embodiment, the pressing spring 24 that applies the pressing force in the direction of increasing the gear meshing force is disposed below the gear meshing portion 29 of the inconstant speed face gear 23.
Therefore, when the motor-driven steered wheel 1 is steered around the kingpin axis Kp, a gear meshing pressing force is applied by the pressing spring 24 disposed below the gear meshing portion 29 of the inconstant speed face gear 23. As a result, the inconstant speed face gear 23 rotates.
That is, when a meshing load is generated in the inconstant speed face gear 23 during turning or the like, the pressing force applied to the gear meshing portion 29 acts in a direction to reduce the gap between the gear tooth surfaces (backlash removal function). In addition, it acts in the direction of reducing the meshing load, that is, in the direction of canceling the generation of moment. As a result, it is possible to improve the meshing rigidity backlash performance of the inconstant speed face gear 23 by suppressing the shaft tilt of the inconstant speed face gear 23 due to the generation of moment.
[他の特徴作用]
上記のように、交差軸ギヤのギヤ噛み合い部に押し付け力を与えるとき、不等速フェースギヤ23のように歯の形状が変化するにもかかわらず、押し付け力を変化させない場合を比較例とする。この比較例の場合、最も大きい押し付け力が必要な回転位相に合わせて押し付け力を設定すると、それ以外の回転位相では、過渡な押し付け力が発生し、フリクションが増大してしまう。逆に、最も小さい押し付け力でよい回転位相に合わせて押し付け力を設定すると、他の回転位相のときに押し付け力が不足し、剛性ガタ性能が悪化してしまう。
[Other features]
As described above, when a pressing force is applied to the gear meshing portion of the cross shaft gear, the case where the pressing force is not changed despite the change in the tooth shape as in the inconstant speed face gear 23 is used as a comparative example. . In the case of this comparative example, if the pressing force is set in accordance with the rotational phase that requires the largest pressing force, a transient pressing force is generated at other rotational phases, and the friction increases. On the other hand, if the pressing force is set in accordance with the rotation phase that requires the smallest pressing force, the pressing force is insufficient at other rotation phases, and the rigidity play performance deteriorates.
これに対し、実施例1では、歯形状が変化する不等速フェースギヤ23の回転位相に応じて、押し付けバネ24による押し付けバネ力を変える押し付け力調整プレート25を配置する構成とした。
これにより、不等速フェースギヤ23の歯形状変化によって変化する噛み合いラジアル力に対応して、最適な押し付けバネ力を与えることができる。つまり、図2に示す回転位相Aよりも図3に示す回転位相Bの方が、圧力角αが大きく、ラジアル力Frも大きくなるため、押し付けバネ24のバネ縮み量も大きくなっている。このように、ラジアル力Frはtanαに比例して変化するため、バネ縮み量も同様にtanαに比例して変化させることが望ましい。
したがって、歯形状が変化する不等速フェースギヤ23のいずれの回転位相でも、フリクション増大や剛性ガタ性能悪化が抑制される。
On the other hand, in the first embodiment, the pressing force adjusting plate 25 that changes the pressing spring force by the pressing spring 24 according to the rotational phase of the inconstant speed face gear 23 whose tooth shape changes is arranged.
As a result, an optimal pressing spring force can be applied in response to the meshing radial force that changes due to the change in the tooth shape of the inconstant speed face gear 23. That is, the rotational phase B shown in FIG. 3 is larger than the rotational phase A shown in FIG. 2, and the pressure angle α is larger and the radial force Fr is larger. Therefore, the amount of spring contraction of the pressing spring 24 is larger. Thus, since the radial force Fr changes in proportion to tanα, it is desirable that the amount of spring contraction is also changed in proportion to tanα.
Therefore, at any rotational phase of the inconstant speed face gear 23 in which the tooth shape changes, an increase in friction and a deterioration in rigidity play are suppressed.
実施例1では、押し付け力調整プレート25を、不等速フェースギヤ23の歯面に加わる噛み合い接線力Ftと圧力角αにより得られるラジアル力Frの変化に合わせて押し付けバネ力を変える部材とする構成とした。
すなわち、不等速フェースギヤ23のギヤ噛み合い部29に作用するラジアル力Frに対し、逆方向で同じ力の押し付けバネ力を与えると、狙いとするモーメントの発生をキャンセルする作用が得られる。
これに対し、ラジアル力Frの変化に合わせて押し付けバネ力を変えることで、具体的な押し付けバネ力の最適値に設定できる。
In the first embodiment, the pressing force adjusting plate 25 is a member that changes the pressing spring force in accordance with the change in the radial force Fr obtained by the meshing tangential force Ft applied to the tooth surface of the inconstant speed face gear 23 and the pressure angle α. The configuration.
That is, when the same pressing force is applied to the radial force Fr acting on the gear meshing portion 29 of the inconstant speed face gear 23 in the opposite direction, an effect of canceling the generation of the target moment can be obtained.
On the other hand, by changing the pressing spring force in accordance with the change of the radial force Fr, it is possible to set a specific optimum value of the pressing spring force.
実施例1では、押し付け力調整プレート25を、キングピン軸方向のプレート高さを回転位相により変化させることで押し付けバネ力を設定する構成とした。
すなわち、押し付け力調整プレート25のキングピン軸方向のプレート高さを変化させるだけで、押し付けバネ力が回転位相により変化する。
したがって、押し付けバネ力を回転位相により変化させるための新たな部品を必要としないので、コスト増を抑制できる。
In the first embodiment, the pressing force adjusting plate 25 is configured to set the pressing spring force by changing the plate height in the kingpin axis direction according to the rotation phase.
That is, only by changing the plate height of the pressing force adjusting plate 25 in the kingpin axis direction, the pressing spring force changes depending on the rotation phase.
Therefore, since no new parts are required for changing the pressing spring force according to the rotational phase, an increase in cost can be suppressed.
次に、効果を説明する。
実施例1のインホイールモータ車用ステアリング装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the steering device for an in-wheel motor vehicle according to the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) キングピン軸Kpの軸線上に配置され、交差軸ギヤ(不等速フェースギヤ23)の回転によりキングピン軸Kpの周りにタイヤ(モータ駆動転舵輪1)を転舵させる転舵機構S1を備えた車両用ステアリング装置(インホイールモータ車用ステアリング装置)において、
交差軸ギヤ(不等速フェースギヤ23)のギヤ噛み合い部29の下方位置に、ギヤ噛み合い力を増す方向の押し付け力を与える押し付け部材(押し付けバネ24)を配置した(図2)。
このため、交差軸ギヤ(不等速フェースギヤ23)の噛み合い剛性ガタ性能を向上することができる。
(1) A turning mechanism S1 disposed on the axis of the kingpin axis Kp and turning the tire (motor-driven steered wheels 1) around the kingpin axis Kp by the rotation of the cross axis gear (the inconstant speed face gear 23). In the vehicle steering device (in-wheel motor vehicle steering device) provided,
A pressing member (pressing spring 24) for applying a pressing force in a direction to increase the gear meshing force is disposed below the gear meshing portion 29 of the cross shaft gear (non-constant speed face gear 23) (FIG. 2).
For this reason, the meshing rigidity play of the cross shaft gear (non-constant speed face gear 23) can be improved.
(2) 押し付け部材を、交差軸ギヤ(不等速フェースギヤ23)のギヤ噛み合い部29に押し付けバネ力を与えるバネ部材(押し付けバネ24)により構成した(図2)。
このため、(1)の効果に加え、押し付け部材をバネ部材(押し付けバネ24)により構成するため、簡単で安価な押し付け機構を構成することができる。
(2) The pressing member is constituted by a spring member (pressing spring 24) that applies a pressing spring force to the gear meshing portion 29 of the cross shaft gear (non-constant speed face gear 23) (FIG. 2).
For this reason, in addition to the effect of (1), since the pressing member is configured by the spring member (the pressing spring 24), a simple and inexpensive pressing mechanism can be configured.
(3) 交差軸ギヤを、転舵入力により回転するピニオンギヤ(ピニオンギヤ部22a)との噛み合いにより回転すると共に、歯形状を回転位相によって変化させた不等速フェースギヤ23とし、
不等速フェースギヤ23の回転位相に応じて、バネ部材(押し付けバネ24)による押し付けバネ力を変える押し付け力調整部材(押し付け力調整プレート25)を配置した(図3)。
このため、(2)の効果に加え、歯形状が変化する不等速フェースギヤ23のいずれの回転位相でも、フリクション増大や剛性ガタ性能悪化を抑制することができる。
(3) The cross shaft gear is rotated by meshing with a pinion gear (pinion gear portion 22a) rotated by turning input, and an inconstant speed face gear 23 whose tooth shape is changed by a rotation phase,
A pressing force adjusting member (pressing force adjusting plate 25) that changes the pressing spring force by the spring member (pressing spring 24) according to the rotational phase of the inconstant speed face gear 23 is arranged (FIG. 3).
For this reason, in addition to the effect (2), it is possible to suppress an increase in friction and a deterioration in rigidity play performance at any rotational phase of the inconstant speed face gear 23 whose tooth shape changes.
(4) 押し付け力調整部材(押し付け力調整プレート25)を、不等速フェースギヤ23の歯面に加わる噛み合い接線力Ftと圧力角αにより得られるラジアル力Frの変化に合わせて押し付けバネ力を変える部材とした(図7)。
このため、(1)の効果に加え、ラジアル力Frの変化に合わせて押し付けバネ力を変えることで、具体的な押し付けバネ力の最適値に設定することができる。
(4) The pressing force adjusting member (pressing force adjusting plate 25) is pressed against the change of the radial force Fr obtained by the meshing tangential force Ft applied to the tooth surface of the inconstant speed face gear 23 and the pressure angle α. It was set as the member to change (FIG. 7).
For this reason, in addition to the effect of (1), a specific optimum value of the pressing spring force can be set by changing the pressing spring force according to the change of the radial force Fr.
(5) 押し付け力調整部材を、不等速フェースギヤ23の背面位置に固定した押し付け力調整プレート25とし、
押し付け力調整プレート25は、キングピン軸方向のプレート高さを回転位相により変化させることで押し付けバネ力を設定した(図2)。
このため、(1)の効果に加え、回転位相により押し付けバネ力を変化させるに際、新たな部品を必要としないので、コスト増を抑制することができる。
(5) The pressing force adjusting member is a pressing force adjusting plate 25 fixed at the back position of the inconstant speed face gear 23,
The pressing force adjusting plate 25 sets the pressing spring force by changing the plate height in the kingpin axis direction according to the rotation phase (FIG. 2).
For this reason, in addition to the effect of (1), when changing the pressing spring force according to the rotation phase, no new parts are required, so that an increase in cost can be suppressed.
実施例2は、不等速フェースギヤの半径方向の2箇所位置に2つのバネ部材を配置した例である。 The second embodiment is an example in which two spring members are arranged at two positions in the radial direction of the inconstant speed face gear.
まず、構成を説明する。
図8は実施例2のインホイールモータ車用ステアリング装置における転舵機構S2を示す。以下、図8に基づき、実施例2の転舵機構S2の詳細構成を説明する。
First, the configuration will be described.
FIG. 8 shows a steering mechanism S2 in the steering device for an in-wheel motor vehicle of the second embodiment. Hereinafter, based on FIG. 8, the detailed structure of steering mechanism S2 of Example 2 is demonstrated.
前記転舵機構S2は、図8に示すように、ギヤケース21と、ピニオンギヤシャフト22と、不等速フェースギヤ23(交差軸ギヤ)と、第1バネ24a(第1バネ部材)と、第2バネ24b(第2バネ部材)と、押し付け力調整プレート25(押し付け力調整部材)と、を備えている。この転舵機構S2は、実施例1と同様に、キングピン軸Kpの軸線上の上部位置に配置され、不等速フェースギヤ23の回転によりキングピン軸Kpの周りにモータ駆動転舵輪1を転舵させる。 As shown in FIG. 8, the steering mechanism S2 includes a gear case 21, a pinion gear shaft 22, an inconstant speed face gear 23 (crossed shaft gear), a first spring 24a (first spring member), a second A spring 24b (second spring member) and a pressing force adjusting plate 25 (pressing force adjusting member) are provided. As in the first embodiment, the steering mechanism S2 is disposed at an upper position on the axis of the kingpin axis Kp, and the motor-driven steered wheels 1 are steered around the kingpin axis Kp by the rotation of the inconstant speed face gear 23. Let
前記第1バネ24a及び第2バネ24bは、図8に示すように、不等速フェースギヤ23の半径方向の2箇所位置であって、不等速フェースギヤ23に形成されているギヤ歯部23aの径方向位置変化の範囲よりも内径側位置と外径側位置にそれぞれ配置される。この第1バネ24a及び第2バネ24bは、押し付け力調整プレート25に対して球面接触する第1中間部材30a及び第2中間部材30bを有する。そして、2点からの押し付けバネ力を、両中間部材30a,30b→押し付け力調整プレート25→ギヤ背面部23bを介してギヤ噛み合い部29に与えるようにしている。なお、全体構成及び他の構成は、実施例1と同様であるので図示並びに説明を省略する。 As shown in FIG. 8, the first spring 24 a and the second spring 24 b are two positions in the radial direction of the inconstant speed face gear 23, and are gear teeth formed on the inconstant speed face gear 23. They are arranged at the inner diameter side position and the outer diameter side position from the range of the radial position change of 23a. The first spring 24 a and the second spring 24 b include a first intermediate member 30 a and a second intermediate member 30 b that are in spherical contact with the pressing force adjusting plate 25. The pressing spring force from two points is applied to the gear meshing portion 29 via the intermediate members 30a and 30b → the pressing force adjusting plate 25 → the gear back surface portion 23b. Since the overall configuration and other configurations are the same as those in the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
次に、作用を説明すると、実施例2では、回転位相によって変化するギヤ歯部23aの半径方向位置(内端〜外端)の範囲よりも外側に2つの第1バネ24a及び第2バネ24bを配置する構成としている。
したがって、ギヤ噛み合い部29をキングピン軸方向に支持するとき、2点支持構成となるため、ギヤ噛み合い部29の噛み合い傾きが抑えられ、軸方向支持が安定する。
したがって、不等速フェースギヤ23のギヤ歯部23aの半径方向位置が変わっても、不等速フェースギヤ23の軸倒れモーメントを安定してキャンセルさせる。なお、他の作用は、実施例1と同様であるので、説明を省略する。
Next, the operation will be described. In the second embodiment, the two first springs 24a and the second springs 24b are located outside the range of the radial position (inner end to outer end) of the gear tooth portion 23a that changes according to the rotation phase. It is set as the structure which arranges.
Therefore, when the gear meshing portion 29 is supported in the kingpin axial direction, the two-point support structure is adopted, so that the meshing inclination of the gear meshing portion 29 is suppressed and the axial support is stabilized.
Therefore, even if the radial position of the gear tooth portion 23a of the inconstant speed face gear 23 is changed, the shaft falling moment of the inconstant speed face gear 23 is stably canceled. Since other operations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
次に、効果を説明する。
実施例2のインホイールモータ車用ステアリング装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the steering device for an in-wheel motor vehicle according to the second embodiment, the following effects can be obtained.
(6) バネ部材として、不等速フェースギヤ23の半径方向の2箇所位置に配置した第1バネ24aと第2バネ24bを備え、
第1バネ24aと第2バネ24bを、不等速フェースギヤ23に形成されている歯(ギヤ歯部23a)の径方向位置変化の範囲よりも内径側位置と外径側位置にそれぞれ配置した(図8)。
このため、(1)〜(5)の効果に加え、不等速フェースギヤ23の歯(ギヤ歯部23a)の半径方向位置が変わっても、不等速フェースギヤ23の軸倒れモーメントを安定してキャンセルすることができる。
(6) As a spring member, a first spring 24a and a second spring 24b arranged at two positions in the radial direction of the inconstant speed face gear 23 are provided.
The first spring 24a and the second spring 24b are arranged at an inner diameter side position and an outer diameter side position from the range of radial position change of the teeth (gear tooth portion 23a) formed on the inconstant speed face gear 23, respectively. (FIG. 8).
For this reason, in addition to the effects (1) to (5), even if the radial position of the tooth (gear portion 23a) of the inconstant speed face gear 23 changes, the shaft falling moment of the inconstant speed face gear 23 is stabilized. And can be canceled.
実施例3は、バネ部材として、不等速フェースギヤの周方向に沿った複数箇所に設けたバネ群を備えた例である。 Example 3 is an example in which a spring group provided at a plurality of locations along the circumferential direction of the inconstant speed face gear is provided as a spring member.
まず、構成を説明する。
図9〜図12は実施例3のインホイールモータ車用ステアリング装置における転舵機構S3を示す。以下、図9〜図12に基づき、実施例3の転舵機構S3の詳細構成を説明する。
First, the configuration will be described.
FIGS. 9-12 shows the steering mechanism S3 in the steering apparatus for in-wheel motor vehicles of Example 3. FIG. Hereinafter, based on FIGS. 9-12, the detailed structure of steering mechanism S3 of Example 3 is demonstrated.
前記転舵機構S3は、図9〜図12に示すように、ギヤケース21と、ピニオンギヤシャフト22と、不等速フェースギヤ23(交差軸ギヤ)と、バネ群24-1〜24-5(バネ部材)と、押し付け力調整プレート25’(押し付け力調整部材)と、を備えている。この転舵機構S3は、実施例1と同様に、キングピン軸Kpの軸線上の上部位置に配置され、不等速フェースギヤ23の回転によりキングピン軸Kpの周りにモータ駆動転舵輪1を転舵させる。 As shown in FIGS. 9 to 12, the steering mechanism S3 includes a gear case 21, a pinion gear shaft 22, a non-constant speed face gear 23 (crossed shaft gear), and spring groups 24-1 to 24-5 (springs). Member) and a pressing force adjusting plate 25 ′ (pressing force adjusting member). Similar to the first embodiment, the steering mechanism S3 is disposed at an upper position on the axis of the kingpin axis Kp, and the motor-driven steered wheels 1 are steered around the kingpin axis Kp by the rotation of the inconstant speed face gear 23. Let
前記バネ群24-1〜24-5は、不等速フェースギヤ23の周方向に沿った5箇所に埋め込み状態にて設けられ、バネ群24-1〜24-5の各バネ定数を、回転位相に応じて押し付けバネ力が変化するようにコイル線径を変えることで異ならせている。バネ群24-1〜24-5は、ケース固定の押し付け力調整プレート25’に対して球面接触する中間部材30-1〜30-5をそれぞれ有する。そして、押し付けバネ力を、押し付け力調整プレート25’→中間部材30-1〜30-5→ギヤ背面部23bを介してギヤ噛み合い部29に与えるようにしている。そして、バネ群24-1〜24-5の各バネの配置は、図10及び図11に示すように、不等速フェースギヤ23に形成されたギヤ歯部23aの位置の半径方向の変化に合わせて変えている。 The spring groups 24-1 to 24-5 are provided in the embedded state at five locations along the circumferential direction of the inconstant speed face gear 23, and each spring constant of the spring groups 24-1 to 24-5 is rotated. It is made different by changing the coil wire diameter so that the pressing spring force changes according to the phase. The spring groups 24-1 to 24-5 have intermediate members 30-1 to 30-5 that are in spherical contact with the pressing force adjusting plate 25 'fixed to the case, respectively. The pressing spring force is applied to the gear meshing portion 29 via the pressing force adjusting plate 25 '→ the intermediate members 30-1 to 30-5 → the gear back surface portion 23b. As shown in FIGS. 10 and 11, the arrangement of the springs of the spring groups 24-1 to 24-5 is based on the radial change in the position of the gear tooth portion 23 a formed on the inconstant speed face gear 23. It is changing together.
前記押し付け力調整プレート25’は、図9に示すように、ギヤケース21のギヤ支持ケース部21a(転舵機構ケース)に固定され、不等速フェースギヤ23の背面位置に配置している。この押し付け力調整プレート25’は、図12に示すように、噛み合い位置近傍(矢印E)で押し付けバネ力が大きくなり、回転によって噛み合い位置から外れるほど押し付けバネ力が小さくなるようにプレート高さを設定している。なお、全体構成及び他の構成は、実施例1と同様であるので図示並びに説明を省略する。 As shown in FIG. 9, the pressing force adjusting plate 25 ′ is fixed to the gear support case portion 21 a (steering mechanism case) of the gear case 21, and is arranged at the back position of the inconstant speed face gear 23. As shown in FIG. 12, the pressing force adjusting plate 25 'has a plate height so that the pressing spring force increases in the vicinity of the meshing position (arrow E), and the pressing spring force decreases as it moves away from the meshing position due to rotation. It is set. Since the overall configuration and other configurations are the same as those in the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
次に、作用を説明する。
バネ群24-1〜24-5及び中間部材30-1〜30-5は、不等速フェースギヤ23に埋め込まれ、不等速フェースギヤ23とともに回転する。このとき、バネ群24-1〜24-5のそれぞれは、回転位相ごとに必要な押し付け力に応じて異なるばね定数が設定される。また、バネ群24-1〜24-5の半径方向の位置は、不等速フェースギヤ23のギヤ歯部23aの位置に応じて変化させている。したがって、不等速フェースギヤ23のギヤ歯部23aとバネ群24-1〜24-5の軸方向位置を略一致させることで、不等速フェースギヤ23を回転させるとき、軸倒れモーメントをキャンセルすることができる。
Next, the operation will be described.
The spring groups 24-1 to 24-5 and the intermediate members 30-1 to 30-5 are embedded in the inconstant speed face gear 23 and rotate together with the inconstant speed face gear 23. At this time, different spring constants are set for each of the spring groups 24-1 to 24-5 according to the pressing force required for each rotation phase. The radial positions of the spring groups 24-1 to 24-5 are changed according to the position of the gear tooth portion 23 a of the non-constant speed face gear 23. Therefore, when the inconstant speed face gear 23 is rotated by substantially matching the axial positions of the gear teeth 23a of the inconstant speed face gear 23 and the spring groups 24-1 to 24-5, the axial collapse moment is canceled. can do.
また、実施例3では、ケース固定の押し付け力調整プレート25’を備える。不等速フェースギヤ23の噛み合い位置近傍で、バネが最も縮むように、押し付け力調整プレート25’の厚さを設定し、噛み合い位置から離れるにつれて、薄くなるように設定している。これにより、噛み合い位置近傍では押し付けバネ力が発生し、噛み合い位置から離れるにつれてバネが自由長に戻るため、押し付けバネ力が働かなくなる。 In the third embodiment, a pressing force adjusting plate 25 ′ for fixing the case is provided. The thickness of the pressing force adjusting plate 25 ′ is set so that the spring is contracted most in the vicinity of the meshing position of the inconstant speed face gear 23, and is set so as to decrease as the distance from the meshing position increases. As a result, a pressing spring force is generated in the vicinity of the meshing position, and the spring returns to the free length as the distance from the meshing position increases, so that the pressing spring force does not work.
さらに、実施例3では、バネ群24-1〜24-5が不等速フェースギヤ23とともに回転するため、噛み合い位置近傍のみで押し付けバネ力が作用して軸倒れを抑制し、噛み合い位置から離れた位置では作用しない。このため、意図しない軸倒れモーメントが発生しない。なお、他の作用は、実施例1と同様であるので、説明を省略する。 Furthermore, in the third embodiment, since the spring groups 24-1 to 24-5 rotate together with the inconstant speed face gear 23, the pressing spring force acts only in the vicinity of the meshing position to suppress the shaft collapse and move away from the meshing position. It does not work in any position. For this reason, an unintended shaft collapse moment does not occur. Since other operations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
次に、効果を説明する。
実施例3のインホイールモータ車用ステアリング装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the steering apparatus for an in-wheel motor vehicle according to the third embodiment, the following effects can be obtained.
(7) バネ部材として、不等速フェースギヤ23の周方向に沿った複数箇所に設けたバネ群24-1〜24-5を備え、
バネ群24-1〜24-5の各バネ定数を、回転位相に応じて押し付けバネ力が変化するように異ならせた(図9)。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、バネ群24-1〜24-5を不等速フェースギヤ23に埋め込んで配置できることで、転舵機構S3の軸方向寸法を短縮して小型化を図ることができる。
(7) As spring members, spring groups 24-1 to 24-5 provided at a plurality of locations along the circumferential direction of the inconstant speed face gear 23 are provided.
The spring constants of the spring groups 24-1 to 24-5 were varied so that the pressing spring force changed according to the rotation phase (FIG. 9).
For this reason, in addition to the effects (1) to (4), the spring groups 24-1 to 24-5 can be embedded in the inconstant speed face gear 23, thereby reducing the axial dimension of the steering mechanism S3. Miniaturization can be achieved.
(8) バネ群24-1〜24-5の各バネの配置を、不等速フェースギヤ23に形成された歯(ギヤ歯部23a)の位置の半径方向の変化に合わせて変えた(図10、図11)。
このため、(7)の効果に加え、押し付けバネ力の発生位置をギヤ噛み合い部29に合わせて設定できることで、効果的に軸倒れを抑制することができる。
(8) The arrangement of the springs of the spring groups 24-1 to 24-5 is changed in accordance with the radial change in the position of the tooth (gear tooth portion 23a) formed on the inconstant speed face gear 23 (see FIG. 10, FIG. 11).
For this reason, in addition to the effect of (7), the position where the pressing spring force is generated can be set in accordance with the gear meshing portion 29, so that the shaft collapse can be effectively suppressed.
(9) 押し付け力調整部材を、転舵機構ケース(ギヤ支持ケース部21a)に固定され、不等速フェースギヤ23の背面位置に配置した押し付け力調整プレート25’とし、
押し付け力調整プレート25’は、噛み合い位置近傍で押し付けバネ力が大きくなり、回転によって噛み合い位置から外れるほど押し付けバネ力が小さくなるようにプレート高さを設定した(図12)。
このため、(8)の効果に加え、意図しない軸倒れモーメントが発生しないことで、不等速フェースギヤ23の回転に対し安定して軸倒れを抑制することができる。
(9) The pressing force adjusting member is a pressing force adjusting plate 25 ′ fixed to the steering mechanism case (gear support case portion 21a) and arranged at the back position of the non-constant speed face gear 23.
The pressing force adjusting plate 25 ′ has a plate height set so that the pressing spring force increases near the meshing position, and the pressing spring force decreases as it moves away from the meshing position by rotation (FIG. 12).
For this reason, in addition to the effect of (8), since an unintended shaft tilting moment does not occur, shaft tilting can be stably suppressed against rotation of the inconstant speed face gear 23.
以上、本発明の車両用ステアリング装置を実施例1〜実施例3に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 As mentioned above, although the vehicle steering apparatus of this invention has been demonstrated based on Example 1-3, it is not restricted to these Examples about a concrete structure, Each claim of a claim Design changes and additions are permitted without departing from the spirit of the invention.
実施例1,2では、不等速フェースギヤ23と押し付け力調整プレート25を別部品とした例を示した。しかし、不等速フェースギヤと押し付け力調整プレートは、一部品として構成してもよい。 In the first and second embodiments, the inconstant speed face gear 23 and the pressing force adjusting plate 25 are shown as separate parts. However, the inconstant speed face gear and the pressing force adjustment plate may be configured as one part.
実施例3では、ギヤケース21(ギヤ支持ケース部21a)と押し付け力調整プレート25’を別部品とした例を示した。しかし、ギヤケースと押し付け力調整プレートは、一部品として構成してもよい。 In the third embodiment, the gear case 21 (gear support case portion 21a) and the pressing force adjusting plate 25 'are shown as separate parts. However, the gear case and the pressing force adjustment plate may be configured as one part.
実施例1〜3では、押し付け部材として、バネ部材(押し付けバネ24、第1バネ24a、第2バネ24b、バネ群24-1〜24-5)を用いる例を示した。しかし、押し付け部材としては、ギヤ噛み合い部に押し付け力を付与できる部材であれば、ゴム等による弾性部材、弾性部材とバネ部材の複合部材等を用いても良い。 In the first to third embodiments, the example in which the spring member (the pressing spring 24, the first spring 24a, the second spring 24b, and the spring groups 24-1 to 24-5) is used as the pressing member has been described. However, as the pressing member, an elastic member made of rubber or the like, a composite member of an elastic member and a spring member, or the like may be used as long as it can apply a pressing force to the gear meshing portion.
実施例1〜3では、交差軸ギヤとして、転舵入力により回転するピニオンギヤとの噛み合いにより回転すると共に、歯形状を回転位相によって変化させた不等速フェースギヤの例を示した。しかし、交差軸ギヤとしては、歯形状を回転位相にかかわらず一定とした等速フェースギヤであっても良い。 In the first to third embodiments, an example is shown of an inconstant speed face gear that rotates by meshing with a pinion gear that rotates by turning input, and whose tooth shape is changed according to the rotation phase, as the cross shaft gear. However, the cross shaft gear may be a constant speed face gear whose tooth shape is constant regardless of the rotational phase.
実施例1〜3では、本発明の車両用ステアリング装置をインホイールモータ車に適用する例を示した。しかし、本発明の車両用ステアリング装置は、インホイールモータ車に限らず、エンジン車、ハイブリッド車、電気自動車等の他の車両のステアリング装置として適用することができる。要するに、キングピン軸の軸線上に配置され、交差軸ギヤの回転によりキングピン軸の周りにタイヤを転舵させる転舵機構を備えた車両用ステアリング装置であれば適用できる。 In Examples 1-3, the example which applies the steering device for vehicles of the present invention to an in-wheel motor vehicle was shown. However, the vehicle steering device of the present invention is not limited to an in-wheel motor vehicle, and can be applied as a steering device for other vehicles such as an engine vehicle, a hybrid vehicle, and an electric vehicle. In short, it can be applied to any vehicle steering device that is disposed on the axis of the kingpin shaft and includes a steering mechanism that turns the tire around the kingpin shaft by the rotation of the cross shaft gear.
S1、S2、S3 転舵機構
1 モータ駆動転舵輪(タイヤ)
21 ギヤケース
22 ピニオンギヤシャフト
23 不等速フェースギヤ(交差軸ギヤ)
24 押し付けバネ(押し付け部材)
24a 第1バネ(バネ部材)
24b 第2バネ(バネ部材)
24-1〜24-5 バネ群(バネ部材)
25 押し付け力調整プレート(押し付け力調整部材)
25’ 押し付け力調整プレート(押し付け力調整部材)
Kp キングピン軸
S1, S2, S3 Steering mechanism 1 Motor-driven steered wheels (tires)
21 gear case 22 pinion gear shaft 23 non-constant speed face gear (crossed shaft gear)
24 Pressing spring (pressing member)
24a First spring (spring member)
24b Second spring (spring member)
24-1 to 24-5 Spring group (spring member)
25 Pressing force adjusting plate (pressing force adjusting member)
25 'pressing force adjusting plate (pressing force adjusting member)
Kp Kingpin shaft
Claims (7)
前記交差軸ギヤのギヤ噛み合い部の下方位置に、前記交差軸ギヤのギヤ噛み合い部に押し付けバネ力を与えるバネ部材を配置し、
前記交差軸ギヤを、転舵入力により回転するピニオンギヤとの噛み合いにより回転すると共に、歯形状を回転位相によって変化させた不等速フェースギヤとし、
前記不等速フェースギヤの回転位相に応じて、前記バネ部材による押し付けバネ力を変える押し付け力調整部材を配置した
ことを特徴とする車両用ステアリング装置。 In a vehicle steering apparatus provided with a steering mechanism that is arranged on the axis of a kingpin shaft and steers a tire around the kingpin shaft by rotation of a cross axis gear,
A spring member that applies a spring force to the gear meshing portion of the cross shaft gear is disposed below the gear meshing portion of the cross shaft gear.
The cross shaft gear is rotated by meshing with a pinion gear that is rotated by a turning input, and an inconstant speed face gear whose tooth shape is changed by a rotation phase,
A vehicle steering apparatus comprising a pressing force adjusting member that changes a pressing spring force of the spring member in accordance with a rotation phase of the inconstant speed face gear .
前記押し付け力調整部材を、前記不等速フェースギヤの歯面に加わる噛み合い接線力と圧力角により得られるラジアル力の変化に合わせて押し付けバネ力を変える部材とした
ことを特徴とする車両用ステアリング装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 1 ,
The vehicle steering system, wherein the pressing force adjusting member is a member that changes a pressing spring force in accordance with a change in a radial force obtained by a meshing tangential force and a pressure angle applied to a tooth surface of the inconstant speed face gear. apparatus.
前記押し付け力調整部材を、前記不等速フェースギヤの背面位置に固定した押し付け力調整プレートとし、
前記押し付け力調整プレートは、キングピン軸方向のプレート高さを回転位相により変化させることで押し付けバネ力を設定した
ことを特徴とする車両用ステアリング装置。 In the vehicle steering device according to claim 2 ,
The pressing force adjusting member is a pressing force adjusting plate fixed at the back position of the inconstant speed face gear,
The vehicle steering apparatus, wherein the pressing force adjusting plate sets a pressing spring force by changing a plate height in a kingpin axis direction according to a rotation phase.
前記交差軸ギヤのギヤ噛み合い部の下方位置に、前記交差軸ギヤのギヤ噛み合い部に押し付けバネ力を与えるバネ部材を配置し、
前記交差軸ギヤを、転舵入力により回転するピニオンギヤとの噛み合いにより回転すると共に、歯形状を回転位相によって変化させた不等速フェースギヤとし、
前記バネ部材として、前記不等速フェースギヤの半径方向の2箇所位置に配置した第1バネと第2バネを備え、
前記第1バネと前記第2バネを、前記不等速フェースギヤに形成されている歯の径方向位置変化の範囲よりも内径側位置と外径側位置にそれぞれ配置した
ことを特徴とする車両用ステアリング装置。 In a vehicle steering apparatus provided with a steering mechanism that is arranged on the axis of a kingpin shaft and steers a tire around the kingpin shaft by rotation of a cross axis gear,
A spring member that applies a spring force to the gear meshing portion of the cross shaft gear is disposed below the gear meshing portion of the cross shaft gear.
The cross shaft gear is rotated by meshing with a pinion gear that is rotated by a turning input, and an inconstant speed face gear whose tooth shape is changed by a rotation phase,
The spring member includes a first spring and a second spring arranged at two positions in the radial direction of the inconstant speed face gear,
The first spring and the second spring are respectively disposed at an inner diameter side position and an outer diameter side position with respect to a range of a radial position change of teeth formed on the inconstant speed face gear. Steering device.
前記交差軸ギヤのギヤ噛み合い部の下方位置に、前記交差軸ギヤのギヤ噛み合い部に押し付けバネ力を与えるバネ部材を配置し、
前記交差軸ギヤを、転舵入力により回転するピニオンギヤとの噛み合いにより回転すると共に、歯形状を回転位相によって変化させた不等速フェースギヤとし、
前記バネ部材として、前記不等速フェースギヤの周方向に沿った複数箇所に設けたバネ群を備え、
前記バネ群の各バネ定数を、回転位相に応じて押し付けバネ力が変化するように異ならせた
ことを特徴とする車両用ステアリング装置。 In a vehicle steering apparatus provided with a steering mechanism that is arranged on the axis of a kingpin shaft and steers a tire around the kingpin shaft by rotation of a cross axis gear,
A spring member that applies a spring force to the gear meshing portion of the cross shaft gear is disposed below the gear meshing portion of the cross shaft gear.
The cross shaft gear is rotated by meshing with a pinion gear that is rotated by a turning input, and an inconstant speed face gear whose tooth shape is changed by a rotation phase,
As the spring member, comprising a group of springs provided at a plurality of locations along the circumferential direction of the inconstant speed face gear,
The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein each spring constant of the spring group is changed so that a pressing spring force changes according to a rotation phase.
前記バネ群の各バネの配置を、前記不等速フェースギヤに形成された歯の位置の半径方向の変化に合わせて変えた
ことを特徴とする車両用ステアリング装置。 In the vehicle steering device according to claim 5 ,
The vehicular steering apparatus, wherein the arrangement of the springs of the spring group is changed in accordance with a radial change in the position of teeth formed on the inconstant speed face gear.
前記押し付け力調整部材を、転舵機構ケースに固定され、前記不等速フェースギヤの背面位置に配置した押し付け力調整プレートとし、
前記押し付け力調整プレートは、噛み合い位置近傍で押し付けバネ力が大きくなり、回転によって噛み合い位置から外れるほど押し付けバネ力が小さくなるようにプレート高さを設定した
ことを特徴とする車両用ステアリング装置。
The vehicle steering device according to claim 6 ,
The pressing force adjusting member is fixed to a steering mechanism case, and is a pressing force adjusting plate disposed at a back position of the inconstant speed face gear,
The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the pressing force adjusting plate has a plate height set so that a pressing spring force is increased in the vicinity of the meshing position, and the pressing spring force is decreased as it is moved away from the meshing position by rotation.
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