JP6501475B2 - Rotational transmission device and steer-by-wire vehicle steering device - Google Patents
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Description
この発明は、回転の伝達と遮断の切り換えに用いられる回転伝達装置に関する。 The present invention relates to a rotation transmission device used for switching between transmission and blocking of rotation.
入力軸から出力軸に回転が伝達する状態と、その回転の伝達を遮断する状態とを切り換えるために用いられる回転伝達装置として、例えば、特許文献1に記載のものが知られている。
As a rotation transmission device used to switch between a state in which rotation is transmitted from an input shaft to an output shaft and a state in which transmission of the rotation is shut off, for example, the one described in
特許文献1に記載の回転伝達装置は、外部から回転が入力される入力軸と、その入力軸と一体に回転するように入力軸に接続された内輪と、その内輪に対して相対回転可能に支持された外輪と、その外輪と一体に回転するように外輪に接続された出力軸とを有する。
The rotation transmission device described in
外輪の内周に設けられた円筒面と、内輪の外周に設けられたカム面との間には、周方向に対向する一対のローラと、その一対のローラ間の距離を広げる方向にローラを付勢するローラ離反ばねとが組み込まれている。ここでカム面は、ローラが係合位置にある状態でローラに接する部分と、ローラが係合解除位置にある状態でローラに接する部分とが、同一平面上に形成されている。 Between the cylindrical surface provided on the inner periphery of the outer ring and the cam surface provided on the outer periphery of the inner ring, a pair of rollers facing in the circumferential direction and the rollers in a direction to widen the distance between the pair of rollers A biasing roller separating spring is incorporated. Here, in the cam surface, a portion in contact with the roller when the roller is in the engagement position and a portion in contact with the roller when the roller is in the engagement release position are formed on the same plane.
また、上記回転伝達装置は、一対のローラのうち一方のローラの位置を前記ローラ離反ばねの付勢力に抗して保持する第1ローラ保持器と、一対のローラのうち他方のローラの位置を前記ローラ離反ばねの付勢力に抗して保持する第2ローラ保持器と、この第1ローラ保持器および第2ローラ保持器を相対移動させる保持器アクチュエータとを有する。 The rotation transmission device further includes a first roller holder that holds the position of one of the pair of rollers against the biasing force of the roller separation spring, and the position of the other of the pair of rollers. It has a second roller holder which holds against the biasing force of the roller separating spring, and a holder actuator which moves the first roller holder and the second roller holder relative to each other.
保持器アクチュエータは、第1ローラ保持器と第2ローラ保持器が軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を第1ローラ保持器と第2ローラ保持器の相対回転に変換する運動変換機構と、第1ローラ保持器と第2ローラ保持器のうちの一方と軸方向に一体に移動するように連結されたアーマチュアと、アーマチュアと軸方向に対向して配置されたロータと、通電によりアーマチュアをロータに吸着させる電磁石とからなる。 The holder actuator is a motion that converts the relative movement in the axial direction into the relative rotation of the first roller holder and the second roller holder when the first roller holder and the second roller holder move in the axial direction relative to each other. A conversion mechanism, an armature connected so as to move integrally with one of the first roller holder and the second roller holder in the axial direction, a rotor disposed axially opposite to the armature, and electricity. And an electromagnet for attracting the armature to the rotor.
そして、この保持器アクチュエータの電磁石への通電を停止しているときは、一対のローラ間の距離が広がる方向に各ローラを付勢するローラ離反ばねの付勢力によって、一対のローラが円筒面とカム面との間に係合し、内輪と外輪の間で回転が伝達する締結状態となる。 Then, when energization of the electromagnet of the holder actuator is stopped, the biasing force of the roller separating spring that biases each roller in the direction in which the distance between the pair of rollers increases causes the pair of rollers to have a cylindrical surface It engages with the cam surface, and is in the engaged state in which the rotation is transmitted between the inner ring and the outer ring.
一方、保持器アクチュエータの電磁石に通電しているときは、第1ローラ保持器と第2ローラ保持器とが相対移動することで、ローラ間の距離が狭まる方向に各ローラが移動し、円筒面とカム面の間への各ローラの係合が解除され、内輪と外輪の間での回転の伝達が遮断された空転状態となる。 On the other hand, when the electromagnet of the cage actuator is energized, the first roller cage and the second roller cage move relative to each other, so that each roller moves in the direction in which the distance between the rollers is narrowed, and the cylindrical surface The engagement of each roller between the cam and the cam surface is released, resulting in an idle state in which the transmission of rotation between the inner ring and the outer ring is blocked.
上記回転伝達装置では、内輪と外輪の間での回転の伝達を遮断するとき、一対のローラ間の距離が狭まる方向に各ローラを移動させ、その各ローラが外輪の内周の円筒面から離れることで、空転状態となる。 In the above rotation transmission device, when blocking transmission of rotation between the inner ring and the outer ring, each roller is moved in a direction in which the distance between the pair of rollers narrows, and each roller separates from the cylindrical surface of the inner periphery of the outer ring It becomes idle.
上記回転伝達装置では、空転状態のときに、上記回転伝達装置に振動が加わると、その振動によってローラが外径側に移動して外輪の内周の円筒面に接触するおそれがあった。また、空転状態のときに、ローラが遠心力によって外径側に移動し、外輪の内周の円筒面に接触するおそれもあった。ローラが外輪の内周の円筒面に接触すると、ローラが円筒面とカム面の間に噛み込んでミス係合する問題が生じる。 In the above-described rotation transmission device, when vibration is applied to the rotation transmission device in an idle state, the vibration may move the roller to the outer diameter side and contact the cylindrical surface of the inner periphery of the outer ring. In addition, in the idle state, the roller may move to the outer diameter side by centrifugal force and may come in contact with the cylindrical surface of the inner periphery of the outer ring. When the roller comes in contact with the cylindrical surface of the inner periphery of the outer ring, the roller bites between the cylindrical surface and the cam surface, causing a problem of mis-engagement.
この発明が解決しようとする課題は、係合解除位置にあるローラがミス係合を生じにくい回転伝達装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a rotation transmission device in which the roller in the disengagement position is less likely to cause a mis-engagement.
上記の課題を解決するため、この発明においては、以下の構成を回転伝達装置に採用した。
外部から回転が入力される入力軸と、
その入力軸と一体に回転するように入力軸に接続された内輪と、
その内輪に対して相対回転可能に支持された外輪と、
その外輪と一体に回転するように外輪に接続された出力軸と、
前記外輪の内周に設けられた円筒面と、
その円筒面との間に周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭小となるくさび空間を形成するように前記内輪の外周に設けられたカム面と、
前記円筒面とカム面との間に周方向に対向して組み込まれた一対のローラと、
その一対のローラ間の距離を広げる方向にローラを付勢するローラ離反ばねと、
前記一対のローラのうち一方のローラの位置を前記ローラ離反ばねの付勢力に抗して保持する第1ローラ保持器と、
前記一対のローラのうち他方のローラの位置を前記ローラ離反ばねの付勢力に抗して保持する第2ローラ保持器と、
前記一対のローラが前記円筒面と前記カム面の間に係合する係合位置と、前記一対のローラが前記円筒面と前記カム面の間への係合を解除する係合解除位置との間で前記一対のローラが移動するように前記第1ローラ保持器および第2ローラ保持器を相対移動させる保持器アクチュエータとを有する回転伝達装置において、
前記カム面は、前記一対のローラの中心同士を結ぶ基準線の方向に対して、前記ローラが係合解除位置にある状態でローラに接する部分のなす角度が、前記ローラが係合位置にある状態でローラに接する部分のなす角度よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする回転伝達装置。
In order to solve the above-mentioned subject, in the present invention, the following composition was adopted as a rotation transmission device.
An input axis to which rotation is input from the outside,
An inner ring connected to the input shaft so as to rotate integrally with the input shaft;
An outer ring rotatably supported relative to the inner ring;
An output shaft connected to the outer ring so as to rotate integrally with the outer ring;
A cylindrical surface provided on the inner periphery of the outer ring,
A cam surface provided on the outer periphery of the inner ring so as to form a wedge space which is gradually narrowed from the circumferential center to both circumferential directions from the circumferential surface with the cylindrical surface;
A pair of rollers circumferentially opposed and incorporated between the cylindrical surface and the cam surface;
A roller separating spring that biases the rollers in a direction to widen the distance between the pair of rollers;
A first roller holder that holds the position of one of the pair of rollers against the biasing force of the roller separation spring;
A second roller holder that holds the position of the other roller of the pair of rollers against the biasing force of the roller separation spring;
An engagement position in which the pair of rollers engage between the cylindrical surface and the cam surface, and an engagement release position in which the pair of rollers cancel the engagement between the cylindrical surface and the cam surface And a holder actuator for relatively moving the first roller holder and the second roller holder so that the pair of rollers move between the rollers.
The roller is in the engagement position at an angle formed by a portion of the cam surface in contact with the roller when the roller is in the engagement release position with respect to the direction of the reference line connecting the centers of the pair A rotation transmission device characterized in that it is formed to be smaller than an angle formed by a portion in contact with a roller in a state.
このようにすると、ローラが係合位置にある状態でローラに接するカム面の部分と、ローラが係合解除位置にある状態でローラに接するカム面の部分とが同一平面上にあるようにカム面を形成した場合と比較して、ローラが係合位置にある状態でローラに接するカム面の部分の角度を適切な大きさに維持しつつ、ローラが係合解除位置にある状態でのローラから外輪の内周の円筒面までの隙間を大きく設定することができる。そのため、ローラが係合解除位置にある状態で振動や遠心力がローラに作用してもローラが外輪の内周の円筒面に接触しにくく、ローラのミス係合を防止することができる。 With this configuration, the cams are arranged such that the portion of the cam surface in contact with the roller when the roller is in the engaged position and the portion of the cam surface that is in contact with the roller when the roller is in the disengaged position lie on the same plane. The roller with the roller in the disengagement position while maintaining the angle of the portion of the cam surface contacting the roller with the roller in the engaged position, as compared to when the surface is formed, in an appropriate size It is possible to set a large gap from the above to the cylindrical surface of the inner periphery of the outer ring. Therefore, even if vibration or centrifugal force acts on the roller in a state where the roller is in the engagement release position, the roller is less likely to contact the cylindrical surface of the inner periphery of the outer ring, and mis-engagement of the roller can be prevented.
前記カム面は、前記ローラが係合位置にある状態でローラに接する部分と、前記ローラが係合解除位置にある状態でローラに接する部分とがいずれも平面とされたものを採用することができる。 The cam surface may have a flat surface in which a portion in contact with the roller when the roller is in the engagement position and a portion in contact with the roller when the roller is in the engagement release position. it can.
このようにすると、ローラが係合位置にある状態でローラに接するカム面の部分と、ローラが係合解除位置にある状態でローラに接するカム面の部分とを精度良く加工することができる。 In this way, the portion of the cam surface in contact with the roller when the roller is in the engaged position and the portion of the cam surface that is in contact with the roller when the roller is in the engagement release position can be machined with high accuracy.
前記カム面は、前記一対のローラが係合解除位置にある状態で一方のローラに接する部分と他方のローラに接する部分とがいずれも平面とされ、その2つの平面が同一平面上にあるものを採用することができる。 In the cam surface, a portion in contact with one of the rollers and a portion in contact with the other roller in a state in which the pair of rollers is in the disengagement position are both flat, and the two planes are on the same plane Can be adopted.
このようにすると、ローラが係合解除位置にある状態でのローラから外輪の内周の円筒面までの隙間を、より効果的に大きく設定することが可能となる。 With this configuration, it is possible to more effectively set the gap from the roller to the cylindrical surface of the inner periphery of the outer ring when the roller is in the engagement release position.
前記カム面は、前記ローラが係合位置にある状態でローラに接する部分が平面とされ、前記ローラが係合解除位置にある状態でローラに接する部分が前記平面に滑らかに接続する外径側に向けて凸の円弧面とされたものを採用してもよい。 The cam surface has a flat surface at a portion in contact with the roller when the roller is in the engaged position, and an outer diameter side where a portion in contact with the roller is smoothly connected to the surface when the roller is in the disengaged position A convex arc surface may be adopted toward.
このようにすると、ローラが係合位置にある状態でローラに接触する部分の加工精度を確保するとともに、係合位置と係合解除位置の間でのローラの移動を円滑なものとすることが可能となる。 In this way, the processing accuracy of the portion in contact with the roller in the engaged position can be ensured, and the movement of the roller between the engaged position and the disengaged position can be made smooth. It becomes possible.
前記保持器アクチュエータとしては、
前記第1ローラ保持器と第2ローラ保持器が軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を前記第1ローラ保持器と第2ローラ保持器の相対回転に変換する運動変換機構と、
前記第1ローラ保持器と前記第2ローラ保持器のうちの一方と軸方向に一体に移動するように連結されたアーマチュアと、
前記アーマチュアと軸方向に対向して配置されたロータと、
通電によりアーマチュアをロータに吸着させる電磁石とからなるものを採用することができる。
As the cage actuator,
A motion conversion mechanism that converts relative movement in the axial direction into relative rotation of the first roller holder and the second roller holder when the first roller holder and the second roller holder move relative to each other in the axial direction; ,
An armature connected so as to move axially integrally with one of the first roller holder and the second roller holder;
A rotor axially opposed to the armature;
It is possible to employ one comprising an electromagnet for attracting the armature to the rotor by energization.
また、この発明では、上記の回転伝達装置を用いた車両用操舵装置として、以下の構成のものを提供する。
ステアリングホイールと、
そのステアリングホイールの操舵角に応じて左右一対の車輪の向きが変わるように前記一対の車輪を動かす転舵アクチュエータと、
正常時は前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータの間で回転の伝達を遮断し、異常時は前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータの間で回転を伝達する上記回転伝達装置とを有するステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置。
Moreover, in this invention, the thing of the following structures is provided as a steering apparatus for vehicles using said rotation transmission apparatus.
With the steering wheel,
A steering actuator that moves the pair of wheels such that the direction of the pair of left and right wheels changes in accordance with the steering angle of the steering wheel;
A steer-by-wire system comprising: the rotation transmission device for interrupting the transmission of rotation between the steering wheel and the steering actuator when normal; and transmitting the rotation between the steering wheel and the steering actuator when abnormal. Vehicle steering system.
この発明の回転伝達装置は、ローラが係合位置にある状態でローラに接するカム面の部分と、ローラが係合解除位置にある状態でローラに接するカム面の部分とが同一平面上にあるようにカム面を形成した場合と比較して、ローラが係合位置にある状態でローラに接するカム面の部分の角度を適切な大きさに維持しつつ、ローラが係合解除位置にある状態でのローラから外輪の内周の円筒面までの隙間を大きく設定することができる。そのため、ローラが係合解除位置にある状態で振動や遠心力がローラに作用してもローラが外輪の内周の円筒面に接触しにくく、ローラのミス係合を防止することができる。 In the rotation transmission device of the present invention, the portion of the cam surface contacting the roller when the roller is in the engaged position and the portion of the cam surface contacting the roller when the roller is in the disengaging position are coplanar. The roller is in the disengagement position while maintaining the angle of the portion of the cam surface in contact with the roller in an appropriate size with the roller in the engagement position as compared to the case where the cam surface is formed It is possible to set a large gap from the roller in the above to the cylindrical surface of the inner periphery of the outer ring. Therefore, even if vibration or centrifugal force acts on the roller in a state where the roller is in the engagement release position, the roller is less likely to contact the cylindrical surface of the inner periphery of the outer ring, and mis-engagement of the roller can be prevented.
図1に、この発明の実施形態にかかる回転伝達装置1を示す。この回転伝達装置1は、外輪2と、外輪2の内側に配置された内輪3と、外輪2の内周と内輪3の外周との間に組み込まれた複数のローラ4a,4bと、これらのローラ4a,4bをそれぞれ保持する第1ローラ保持器5aおよび第2ローラ保持器5bと、この第1ローラ保持器5aおよび第2ローラ保持器5bを相対移動させる保持器アクチュエータ6とを有する。内輪3には入力軸7が接続され、外輪2には出力軸8が接続されている。入力軸7と出力軸8は同軸上に配置されている。
FIG. 1 shows a
入力軸7は、外部から回転が入力される軸である。入力軸7と内輪3は、両者が一体に回転するように継ぎ目のない一体の部材として形成されている。入力軸7と内輪3は、別部材として形成し、その両者をセレーション嵌合等で接続してもよい。
The
出力軸8と外輪2も、両者が一体に回転するように継ぎ目のない一体の部材として形成されている。出力軸8と外輪2は、別部材として形成し、その両者をセレーション嵌合等で接続してもよい。外輪2と内輪3の間には、外輪2を内輪3に対して相対回転可能に支持する転がり軸受9が組み込まれている。回転伝達装置1の構成部材を収容する筒状のハウジング10の出力軸8側の端部には、出力軸8を回転可能に支持する転がり軸受11が組み込まれている。
The
図2、図3に示すように、内輪3の外周には、周方向に間隔をおいて複数のカム面12が設けられている。各カム面12は、前方カム面12aと、前方カム面12aに対して内輪3の正転方向後方に配置された後方カム面12bとからなる。外輪2の内周には、カム面12と半径方向に対向する円筒面13が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of cam surfaces 12 are provided on the outer periphery of the
図4に示すように、カム面12と円筒面13の間には、ローラ離反ばね14を間に挟んで周方向に対向する一対のローラ4a,4bが組み込まれている。この一対のローラ4a,4bのうち正転方向の前側のローラ4aは前方カム面12aと円筒面13の間に組み込まれ、正転方向の後側のローラ4bは後方カム面12bと円筒面13の間に組み込まれている。各ローラ4a,4bは、一対のローラ4a,4b間の距離が広がる方向にローラ離反ばね14で付勢されている。
As shown in FIG. 4, a pair of
カム面12と円筒面13の間には、周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭小となるくさび空間が形成されている。すなわち、前方カム面12aは、円筒面13との間の径方向の距離が、ローラ4aの位置から正転方向前方に向かって次第に小さくなるように形成されている。後方カム面12bは、円筒面13との間の径方向の距離が、ローラ4bの位置から正転方向後方に向かって次第に小さくなるように形成されている。
A wedge space is formed between the
後方カム面12bは、軸方向に延びる稜線Rを介して隣接する2つの平面部分P1,P2で構成されている。2つの平面部分P1,P2は、ローラ離反ばね14から遠い側の平面部分P1と、ローラ離反ばね14に近い側の平面部分P2とからなる。平面部分P1と平面部分P2は稜線Rの位置で角度β(>0)をもって交差している。ローラ離反ばね14から遠い側の平面部分P1は、図4に示すように、ローラ4bが係合位置にある状態でローラ4bに接する。ローラ離反ばね14に近い側の平面部分P2は、図9に示すように、ローラ4bが係合解除位置にある状態でローラ4bに接する。図9に示すように、ローラ離反ばね14に近い側の平面部分P2が一対のローラ4a,4bの中心同士を結ぶ基準線Lの方向(図では、ばね支持面23の方向)に対してなす角度θは、図4に示すように、ローラ離反ばね14から遠い側の平面部分P1が基準線Lの方向(ばね支持面23の方向)に対してなす角度(θ+β)よりも小さい。前方カム面12aは、後方カム面12bと左右対称の同一構成である。
各ローラ4a,4bは、図4に示すように、円筒面13とカム面12の間に係合する係合位置と、図9に示すように、円筒面13とカム面12の間への係合を解除する係合解除位置との間で周方向に移動可能とされている。
Each
第1ローラ保持器5aは、ローラ離反ばね14を間にして周方向に対向する一対のローラ4a,4bのうち一方のローラ4aの位置をローラ離反ばね14の付勢力に抗して保持し、第2ローラ保持器5bは、ローラ離反ばね14を間にして周方向に対向する一対のローラ4a,4bのうち他方のローラ4bの位置をローラ離反ばね14の付勢力に抗して保持している。
The
図2、図3に示すように、第1ローラ保持器5aは、周方向に間隔をおいて配置された複数の第1柱部15aと、これらの第1柱部15aの端部同士を連結する環状の第1フランジ部16aとを有する。同様に、第2ローラ保持器5bも、周方向に間隔をおいて配置された複数の第2柱部15bと、これらの第2柱部15bの端部同士を連結する環状の第2フランジ部16bとを有する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図4に示すように、第1柱部15aと第2柱部15bは、一対のローラ4a,4bを間に挟んで周方向に対向している。すなわち、第1柱部15aと第2柱部15bは、ローラ離反ばね14を間にして周方向に対向する一対のローラ4a,4bを周方向の両側から挟み込むように、外輪2の内周と内輪3の外周の間に挿入されている。
As shown in FIG. 4, the
図2に示すように、第1フランジ部16aと第2フランジ部16bは、第2フランジ部16bが第1フランジ部16aよりも内輪3に近い側となる向きで、軸方向に対向して配置されている。そして、第2フランジ部16bには、第1ローラ保持器5aの第1柱部15aとの干渉を避けるための切欠き17が周方向に間隔をおいて複数設けられている(図7参照)。
As shown in FIG. 2, the first flange portion 16a and the
第1フランジ部16aの内周と第2フランジ部16bの内周は、入力軸7の外周に設けられた円筒面18でそれぞれ回転可能に支持されている。第1フランジ部16aは、スラスト軸受19を介して、入力軸7の外周に固定された環状の支持部材20で軸方向に支持され、これにより軸方向の移動が規制されている。内輪3の側面には、ばねホルダ21が固定されている。
The inner periphery of the first flange portion 16 a and the inner periphery of the
図5、図6に示すように、ばねホルダ21は、ローラ離反ばね14を保持するばね保持部22を周方向に間隔をおいて複数有する。各ばね保持部22は、ローラ離反ばね14を間にして周方向に対向する一対のローラ4a,4bの間に配置されている。ばね保持部22は、内輪3に対する相対位置が変化しないように内輪3に取り付けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図4、図6に示すように、ばね保持部22は、内輪3の外周の前方カム面12aと後方カム面12bとの間に形成されたばね支持面23に対して半径方向に対向するように形成されている。ばね支持面23は、一対のローラ4a,4bの中心同士を結ぶ基準線L(図4参照)の方向と平行な平面である。ばね保持部22のばね支持面23に対する対向面には、ローラ離反ばね14を収容する凹部24が形成されている。ローラ離反ばね14は圧縮コイルばねである。このばね保持部22は、ローラ離反ばね14の移動を凹部24で規制することにより、ローラ離反ばね14が外輪2の内周と内輪3の外周との間から軸方向に脱落するのを防止している。
As shown in FIGS. 4 and 6, the
図1に示すように、保持器アクチュエータ6は、第1ローラ保持器5aと第2ローラ保持器5bが軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を第1ローラ保持器5aと第2ローラ保持器5bの相対回転に変換する運動変換機構26と、第2ローラ保持器5bに連結されたアーマチュア27と、アーマチュア27と軸方向に対向して配置されたロータ28と、通電によりアーマチュア27をロータ28に吸着させる電磁石29とを有する。
As shown in FIG. 1, when the
図2に示すように、アーマチュア27は、環状の円盤部30と、円盤部30の外周から軸方向に延びるように一体に形成された円筒部31とを有する。アーマチュア27の円筒部31は、第2ローラ保持器5bの外側連結環の外周に締め代をもって嵌合しており、この嵌合によってアーマチュア27は、第2ローラ保持器5bと軸方向に一体に移動するように第2ローラ保持器5bに連結されている。また、アーマチュア27は、入力軸7の外周で回転可能かつ軸方向に移動可能に支持されている。ここで、アーマチュア27は、軸方向に離れた2箇所(すなわちアーマチュア27の内周と、第2ローラ保持器5bの内周)で支持することにより、アーマチュア27の姿勢が軸直角方向に対して傾くのが防止されている。
As shown in FIG. 2, the
ロータ28は、アーマチュア27と電磁石29の間に配置されている。また、ロータ28は、締め代をもって入力軸7の外周に嵌合することにより、軸方向と周方向のいずれにも相対移動しないように入力軸7の外周で支持されている。ロータ28およびアーマチュア27は強磁性を有する金属で形成されている。
The
図1に示すように、電磁石29は、フィールドコア32と、フィールドコア32に巻回されたソレノイドコイル33とを有する。フィールドコア32は、ハウジング10の入力軸7側の端部に挿入されて、止め輪34で抜け止めされている。フィールドコア32には、入力軸7を回転可能に支持する転がり軸受35が取り付けられている。この電磁石29は、ソレノイドコイル33に通電することにより、フィールドコア32とロータ28とアーマチュア27を通る磁路を形成し、アーマチュア27をロータ28に吸着させる。
As shown in FIG. 1, the
図7および図8(a)、(b)に示すように、運動変換機構26は、第1フランジ部16aの第2フランジ部16bに対する対向面に設けられた第1カム溝36aと、第2フランジ部16bの第1フランジ部16aに対する対向面に設けられた第2カム溝36bと、第1カム溝36aと第2カム溝36bの間に組み込まれたボール37とからなる。第1カム溝36aと第2カム溝36bは、それぞれ周方向に延びるように形成されている。また、第1カム溝36aは、ボール37との接触位置から周方向の一方向に向かって次第に深くなるように傾斜した溝底をもつ形状とされ、第2カム溝36bも、ボール37との接触位置から周方向の他方向に向かって次第に深くなるように傾斜した溝底をもつ形状とされている。ボール37は第1カム溝36aの溝底と第2カム溝36bの溝底との間に挟まれるように配置されている。
As shown in FIGS. 7 and 8 (a) and 8 (b), the
この運動変換機構26は、第2フランジ部16bが第1フランジ部16aに向かって軸方向に移動したときに、ボール37が各カム溝36a,36bに沿って転がることにより、第1ローラ保持器5aと第2ローラ保持器5bが相対回転し、その結果、第1柱部15aと第2柱部15bとが一対のローラ4a,4b間の距離を狭める方向に移動するように動作する。
In the
上記の回転伝達装置1の動作例を説明する。
An operation example of the above-described
図1に示すように、電磁石29への通電を停止しているとき、この回転伝達装置1は、外輪2と内輪3の間で回転が伝達する締結状態となる。すなわち、電磁石29への通電を停止しているとき、アーマチュア27は、ローラ離反ばね14の力によってロータ28から離反した状態となっている。また、このとき、図4に示すように、一対のローラ4a,4b間の距離が広がる方向に各ローラ4a,4bを押圧するローラ離反ばね14の力によって、正転方向の前側のローラ4aは、外輪2の内周の円筒面13と内輪3の外周の前方カム面12aとの間に係合待機し、かつ、正転方向の後側のローラ4bは、外輪2の内周の円筒面13と内輪3の外周の後方カム面12bとの間に係合待機した状態となっている。この状態で、内輪3が正転方向に回転すると、正転方向の後側のローラ4bが円筒面13と後方カム面12bの間に係合し、そのローラ4bを介して内輪3から外輪2に回転が伝達する。また、内輪3が逆転方向に回転すると、正転方向の前側のローラ4aが円筒面13と前方カム面12aの間に係合し、そのローラ4aを介して内輪3から外輪2に回転が伝達する。
As shown in FIG. 1, when the energization of the
一方、図1の電磁石29に通電しているとき、この回転伝達装置1は、外輪2と内輪3の間での回転の伝達が遮断される空転状態となる。すなわち、電磁石29に通電すると、アーマチュア27はロータ28に吸着され、このアーマチュア27の動作に連動して、第2フランジ部16bが第1フランジ部16aに向かって軸方向に移動する。このとき、運動変換機構26のボール37がカム溝36a,36bに沿って転がることにより、第1ローラ保持器5aと第2ローラ保持器5bとが相対回転する。そして、この第1ローラ保持器5aと第2ローラ保持器5bの相対回転により、図9に示すように、第1柱部15aと第2柱部15bとが一対のローラ4a,4b間の距離が狭まる方向に各ローラ4a,4bを押圧し、その結果、正転方向の前側のローラ4aの係合待機状態(正転方向の前側のローラ4aと円筒面13の間に微小隙間があるが、内輪3が逆転方向に回転するとローラ4aが直ちに円筒面13と前方カム面12aの間に係合する状態)が解除されるとともに、正転方向の後側のローラ4bの係合待機状態(正転方向の後側のローラ4bと円筒面13の間に微小隙間があるが、内輪3が正転方向に回転するとローラ4bが直ちに円筒面13と後方カム面12bの間に係合する状態)も解除された状態となる。この状態で、内輪3に回転が入力されても、その回転は内輪3から外輪2に伝達せず、内輪3は空転する。
On the other hand, when the
ところで、図9に示す空転状態において、回転伝達装置1に振動が加わると、その振動によってローラ4a,4bが外径側に移動して外輪2の内周の円筒面13に接触したり、ローラ4a,4bに作用する遠心力によってローラ4a,4bが外径側に移動して外輪2の内周の円筒面13に接触したりする可能性がある。そして、ローラ4a,4bが外輪2の内周の円筒面13に接触すると、ローラ4a,4bが円筒面13とカム面12の間に噛み込んでミス係合する問題が生じる。
By the way, in the idle state shown in FIG. 9, when vibration is applied to the
このような問題に対応して、この回転伝達装置1では、一対のローラ4a,4bの中心同士を結ぶ基準線Lの方向に対して、図9に示すようにローラ4a,4bが係合解除位置にある状態でローラ4a,4bに接する平面部分P2のなす角度θが、図4に示すようにローラ4a,4bが係合位置にある状態でローラ4a,4bに接する平面部分P1のなす角度(θ+β)よりも小さくなるように形成している。これにより、図10に示すように、係合位置にあるローラ4a,4bに接する平面部分P1と係合解除位置にあるローラ4a,4bに接する平面部分P2とが同一平面上にある場合と比較して、図9に示すように、係合位置にあるローラ4a,4bに接する平面部分P1の角度(θ+β)を適切な大きさに維持しつつ、係合解除位置にあるローラ4a,4bから外輪2の内周の円筒面13までの隙間Tを大きく設定することが可能となっている。すなわち、一対のローラ4a,4b間の距離が狭まる方向に第1柱部15aおよび第2柱部15bが移動してカム面12と円筒面13の間へのローラ4a,4bの係合が解除されたときに、第1柱部15aと第2柱部15bの距離Dが同じであっても、ローラ4a,4bから外輪2の内周の円筒面13までの隙間Tを大きく設定することができる(図9に示す隙間Tと図10に示す隙間T’の間にT>T’の関係が成立している)。そのため、図9に示すように、ローラ4a,4bが係合解除位置にある状態で振動や遠心力がローラ4a,4bに作用してもローラ4a,4bが外輪2の内周の円筒面13に接触しにくく、ローラ4a,4bのミス係合を防止することができる。
In response to such a problem, in the
また、この回転伝達装置1は、ローラ4a,4bが係合位置にある状態でローラ4a,4bに接するカム面12の部分P1と、ローラ4a,4bが係合解除位置にある状態でローラ4a,4bに接するカム面の部分P2とがいずれも平面とされているので、その両部分P1,P2を精度良く加工することが可能である。
Further, the
図11および図12に、上記実施形態のカム面12の変形例を示す。前方カム面12aは、一対のローラ4a,4bが係合位置にある状態でローラ4aに接する平面部分P1と、一対のローラ4a,4bが係合解除位置にある状態でローラ4aに接する平面部分P2とからなる。後方カム面12bも、一対のローラ4a,4bが係合位置にある状態でローラ4bに接する平面部分P1と、一対のローラ4a,4bが係合解除位置にある状態でローラ4bに接する平面部分P2とからなる。ここで、前方カム面12aの平面部分P2と後方カム面12bの平面部分P2は同一平面上に配置されている。このようにすると、ローラ4a,4bが係合解除位置にある状態でのローラ4a,4bから外輪2の内周の円筒面13までの隙間を、より効果的に大きく設定することが可能となる。なお、図11の2点鎖線は、従来の回転伝達装置の内輪3の形状を示している。
11 and 12 show modified examples of the
図13に、上記実施形態のカム面12の他の変形例を示す。前方カム面12aは、一対のローラ4a,4bが係合位置にある状態でローラ4aに接する平面部分P1と、一対のローラ4a,4bが係合解除位置にある状態でローラ4aに接する円弧面部分P3とからなる。円弧面部分P3は、外径側に向けて凸の断面円弧状に形成され、平面部分P1と滑らかに連続している。後方カム面12bも、前方カム面12aと同様、一対のローラ4a,4bが係合位置にある状態でローラ4bに接する平面部分P1と、一対のローラ4a,4bが係合解除位置にある状態でローラ4bに接する円弧面部分P3とからなる。このようにすると、ローラ4a,4bが係合位置にある状態でローラ4a,4bに接触する部分P1の加工精度を確保するとともに、係合位置と係合解除位置の間でのローラ4a,4bの移動を円滑なものとすることが可能となる。
In FIG. 13, the other modification of the
上述の回転伝達装置1は、例えば、図14に示す車両用操舵装置に使用される。この車両用操舵装置は、運転者によるステアリングホイール40の操舵角を電気信号に変換し、その電気信号に基づいて左右の車輪41を転舵するステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置である。
The above-described
この車両用操舵装置は、ステアリングホイール40と、そのステアリングホイール40の操舵角に応じて左右一対の車輪41の向きが変わるように一対の車輪41を動かす転舵アクチュエータ42と、ステアリングホイール40と転舵アクチュエータ42の間の回転伝達経路の途中に組み込まれた回転伝達装置1とを有する。回転伝達装置1は、正常時はステアリングホイール40と転舵アクチュエータ42の間で回転の伝達を遮断し、電源喪失時などの異常時は、ステアリングホイール40と転舵アクチュエータ42の間で回転を伝達するバックアップクラッチとして機能する。ステアリングホイール40には、車両の挙動に応じてステアリングホイール40に操舵反力を与える反力アクチュエータ43が接続されている。
This vehicle steering apparatus includes a
回転伝達装置1は、入力軸7が軸継手44を介してステアリングホイール40側のシャフト45に接続されるとともに、出力軸8が軸継手46を介して転舵アクチュエータ42側のシャフト47に接続されている。
In the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is indicated not by the above description but by the claims, and is intended to include all the modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
1 回転伝達装置
2 外輪
3 内輪
4a,4b ローラ
5a 第1ローラ保持器
5b 第2ローラ保持器
6 保持器アクチュエータ
7 入力軸
8 出力軸
12 カム面
13 円筒面
14 ローラ離反ばね
26 運動変換機構
27 アーマチュア
28 ロータ
29 電磁石
40 ステアリングホイール
41 車輪
42 転舵アクチュエータ
L 基準線
P1,P2,P3 カム面の部分
Claims (3)
その入力軸(7)と一体に回転するように入力軸(7)に接続された内輪(3)と、
その内輪(3)に対して相対回転可能に支持された外輪(2)と、
その外輪(2)と一体に回転するように外輪(2)に接続された出力軸(8)と、
前記外輪(2)の内周に設けられた円筒面(13)と、
その円筒面(13)との間に周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭小となるくさび空間を形成するように前記内輪(3)の外周に設けられたカム面(12)と、
前記円筒面(13)とカム面(12)との間に周方向に対向して組み込まれた一対のローラ(4a,4b)と、
その一対のローラ(4a,4b)間の距離を広げる方向にローラ(4a,4b)を付勢するローラ離反ばね(14)と、
前記ローラ離反ばね(14)を支持するように前記内輪(3)の外周に設けられ、前記一対のローラ(4a,4b)の中心同士を結ぶ基準線(L)の方向と平行な平面であるばね支持面(23)と、
前記一対のローラ(4a,4b)のうち一方のローラ(4a)の位置を前記ローラ離反ばね(14)の付勢力に抗して保持する第1ローラ保持器(5a)と、
前記一対のローラ(4a,4b)のうち他方のローラ(4b)の位置を前記ローラ離反ばね(14)の付勢力に抗して保持する第2ローラ保持器(5b)と、
前記一対のローラ(4a,4b)が前記円筒面(13)と前記カム面(12)の間に係合する係合位置と、前記一対のローラ(4a,4b)が前記円筒面(13)と前記カム面(12)の間への係合を解除する係合解除位置との間で前記一対のローラ(4a,4b)が移動するように前記第1ローラ保持器(5a)および第2ローラ保持器(5b)を相対移動させる保持器アクチュエータ(6)とを有する回転伝達装置において、
前記カム面(12)を、
前記一対のローラ(4a,4b)が係合解除位置にある状態で各ローラ(4a,4b)に接し、かつ、前記ばね支持面(23)と第1の角度(θ)をもって交差する第1の平面部分(P 2 )と、
前記一対のローラ(4a,4b)が係合位置にある状態で各ローラ(4a,4b)に接し、かつ、前記第1の平面部分(P 2 )と第2の角度(β)をもって交差する第2の平面部分(P 1 )と、
で構成することにより、前記内輪(3)の外周を、前記ばね支持面(23)、前記第1の平面部分(P 2 )、前記第2の平面部分(P 1 )の3面構成とし、
前記一対のローラ(4a,4b)の中心同士を結ぶ基準線(L)の方向に対して、前記ローラ(4a,4b)が係合解除位置にある状態でローラ(4a,4b)に接する部分(P2)のなす角度(θ)が、前記ローラ(4a,4b)が係合位置にある状態でローラ(4a,4b)に接する部分(P1)のなす角度(θ+β)よりも小さいことを特徴とする回転伝達装置。 An input shaft (7) to which rotation is input from the outside,
An inner ring (3) connected to the input shaft (7) so as to rotate integrally with the input shaft (7);
An outer ring (2) rotatably supported relative to the inner ring (3);
An output shaft (8) connected to the outer ring (2) to rotate integrally with the outer ring (2);
A cylindrical surface (13) provided on the inner periphery of the outer ring (2);
A cam surface (12) provided on the outer periphery of the inner ring (3) so as to form a wedge space which narrows gradually from the circumferential center to both circumferential ends from the circumferential center with the cylindrical surface (13);
A pair of rollers (4a, 4b) circumferentially installed facing each other between the cylindrical surface (13) and the cam surface (12);
A roller separating spring (14) for urging the rollers (4a, 4b) in a direction to widen the distance between the pair of rollers (4a, 4b);
It is a plane parallel to the direction of a reference line (L) connecting the centers of the pair of rollers (4a, 4b), provided on the outer periphery of the inner ring (3) to support the roller separation spring (14). A spring support surface (23),
A first roller holder (5a) for holding the position of one of the pair of rollers (4a, 4b) against the biasing force of the roller separation spring (14);
A second roller holder (5b) for holding the position of the other roller (4b) of the pair of rollers (4a, 4b) against the biasing force of the roller separation spring (14);
An engagement position where the pair of rollers (4a, 4b) is engaged between the cylindrical surface (13) and the cam surface (12), and the pair of rollers (4a, 4b) are the cylindrical surface (13) And the second roller holder (5a) and the second to move the pair of rollers (4a, 4b) between the cam surface (12) and the engagement release position for releasing the engagement. And a holder actuator (6) for relatively moving the roller holder (5b).
The cam surface (12) ,
A first contact with each roller (4a, 4b) with the pair of rollers (4a, 4b) in the engagement release position, and intersecting with the spring support surface (23) at a first angle (θ) Plane portion (P 2 ) of
The rollers (4a, 4b) are in contact with the rollers (4a, 4b) with the pair of rollers (4a, 4b) in the engaged position, and intersect with the first plane portion (P 2 ) at a second angle (β) A second plane portion (P 1 ),
The outer periphery of the inner ring (3) has a three-surface configuration of the spring support surface (23), the first flat portion (P 2 ), and the second flat portion (P 1 ),
The part in contact with the roller (4a, 4b) with the roller (4a, 4b) in the disengagement position with respect to the direction of the reference line (L) connecting the centers of the pair of rollers (4a, 4b) (P 2) the angle of the (theta), the roller (4a, 4b) is's go smaller than the angle (θ + β) formed between the portion in contact with the rollers in a state that in the engaged position (4a, 4b) (P 1 ) And a rotation transmission device characterized by
前記第1ローラ保持器(5a)と第2ローラ保持器(5b)が軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を前記第1ローラ保持器(5a)と第2ローラ保持器(5b)の相対回転に変換する運動変換機構(26)と、
前記第1ローラ保持器(5a)と前記第2ローラ保持器(5b)のうちの一方と軸方向に一体に移動するように連結されたアーマチュア(27)と、
前記アーマチュア(27)と軸方向に対向して配置されたロータ(28)と、
通電によりアーマチュア(27)をロータ(28)に吸着させる電磁石(29)とからなる請求項1に記載の回転伝達装置。 The cage actuator (6) is
When the first roller holder (5a) and the second roller holder (5b) move relative to each other in the axial direction, the axial relative movement is carried out by the first roller holder (5a) and the second roller holder ( 5b) motion conversion mechanism (26) for converting to relative rotation;
An armature (27) connected so as to move axially integrally with one of the first roller holder (5a) and the second roller holder (5b);
A rotor (28) disposed axially opposite the armature (27);
The rotation transmission device according to claim 1 , comprising an electromagnet (29) for attracting the armature (27) to the rotor (28) by energization.
そのステアリングホイール(40)の操舵角に応じて左右一対の車輪(41)の向きが変わるように前記一対の車輪(41)を動かす転舵アクチュエータ(42)と、
正常時は前記ステアリングホイール(40)と前記転舵アクチュエータ(42)の間で回転の伝達を遮断し、異常時は前記ステアリングホイール(40)と前記転舵アクチュエータ(42)の間で回転を伝達する回転伝達装置(1)とを有するステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置において、
前記回転伝達装置(1)として請求項1または2に記載の回転伝達装置を用いたことを特徴とするステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置。 With the steering wheel (40),
A steering actuator (42) that moves the pair of wheels (41) such that the direction of the pair of left and right wheels (41) changes according to the steering angle of the steering wheel (40);
At normal times, transmission of rotation is cut off between the steering wheel (40) and the steering actuator (42), and at abnormal times, rotation is transmitted between the steering wheel (40) and the steering actuator (42). In a steer-by-wire vehicle steering apparatus having a rotation transmission device (1),
A steering apparatus of a steer-by-wire system, wherein the rotation transmission apparatus according to claim 1 or 2 is used as the rotation transmission apparatus (1).
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