JP2008201378A - 舵角可変式ステアリング装置 - Google Patents
舵角可変式ステアリング装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008201378A JP2008201378A JP2007042737A JP2007042737A JP2008201378A JP 2008201378 A JP2008201378 A JP 2008201378A JP 2007042737 A JP2007042737 A JP 2007042737A JP 2007042737 A JP2007042737 A JP 2007042737A JP 2008201378 A JP2008201378 A JP 2008201378A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotation
- wave generator
- steering
- circular spline
- shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Retarders (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
【課題】組込位置の自由度が高く、しかも電動モータ11aに給電等する為の可動部品、摺動部材等を必要としない舵角可変式ステアリング装置を実現する。
【解決手段】ステアリングホイールの回転に伴って回転する第一の回転軸8aと、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する第二の回転軸10aとを、波動歯車式減速機13cにより接続する。そして、この波動歯車式減速機13cを構成するウェーブジェネレータ14aと共に回転する駆動軸12aを、中空状に形成し、この駆動軸12aの径方向内側に、上記第一の回転軸8aを配置する。又、これと共に、この駆動軸12aの径方向外側に、上記駆動軸12aを回転駆動する為の電動モータ11aを設ける。
【選択図】図1
【解決手段】ステアリングホイールの回転に伴って回転する第一の回転軸8aと、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する第二の回転軸10aとを、波動歯車式減速機13cにより接続する。そして、この波動歯車式減速機13cを構成するウェーブジェネレータ14aと共に回転する駆動軸12aを、中空状に形成し、この駆動軸12aの径方向内側に、上記第一の回転軸8aを配置する。又、これと共に、この駆動軸12aの径方向外側に、上記駆動軸12aを回転駆動する為の電動モータ11aを設ける。
【選択図】図1
Description
この発明は、自動車の操舵輪(フォークリフト等の特殊車両を除き、一般的には前輪)に舵角を付与する為のステアリング装置のうち、ステアリングホイールの操作量と上記操舵輪に付与される舵角との関係を調節可能な、舵角可変式ステアリング装置の改良に関する。
自動車用のステアリング装置は、例えば図7に示す様に構成されている。運転者がステアリングホイール1の操作に基づいてステアリングシャフト2を回転させると、この回転は、自在継手3と中間シャフト4とを介してステアリングギヤ5の入力軸6に伝達される。すると、このステアリングギヤ5は、この入力軸6の回転に伴って左右1対のタイロッド7、7を押し引きし、操舵輪に舵角を付与する。この様なステアリング装置で、上記ステアリングホイール1の操舵角が小さい場合には、操舵量に比べて舵角の変化量を少なく抑え、操舵角が大きくなると操舵量に比べて舵角の変化量を大きくする、所謂バリアブルステアリング装置は、従来から一般的に使用されている。
又、車速に応じて上記操舵量と舵角の変化量との関係を変化させる舵角可変式ステアリング装置に就いても、一部のスポーツカーに搭載されており、その構造に就いても、例えば非特許文献1に記載される等により従来から知られている。但し、この非特許文献1に記載され従来構造の場合には、操舵量と舵角の変化量との関係(操舵比)を変化させる事はできるが、舵角そのものをステアリングホイールの操作と独立して調節する事はできない。即ち、例えば電動モータ等の駆動源(一般的にはパワーステアリング装置を構成する為の駆動源とは別の駆動源)からの出力に基づく回転を、ステアリングホイールの回転とは別に加える事により、操舵量と舵角の変化量との関係を変化させるものではない。この為、例えば走行状態が不安定になった場合等に、ステアリングホイールの操作に関係なく操舵輪に舵角を付与する、所謂カウンターステアを行なう(修正舵を付与する)事はできない。
これに対して、特許文献1〜3には、差動機構をステアリング装置に組み込むと共に、この差動機構の構成部材の一部を電動モータ等の駆動源(回転駆動手段)により回転駆動する事により、操舵量と舵角の変化量との関係を変化させる舵角可変式ステアリング装置の発明が記載されている。図8〜9は、このうちの特許文献2〜3に記載された舵角可変式ステアリング装置を示している。この舵角可変式ステアリング装置は、ステアリングホイール1(図7参照)の回転に伴って回転する第一の回転軸8と、この第一の回転軸8の端部に設けられ、この第一の回転軸8と共に回転するハウジング9と、このハウジング9に対し相対回転自在に支持され、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する第二の回転軸10とを備える。又、上記ハウジング9の内側に電動モータ11を設けると共に、この電動モータ11により回転駆動される駆動軸12を、上記第一、第二両回転軸8、10と同心に設けている。又、これら第一、第二両回転軸8、10同士の間に差動機構を構成する波動歯車式減速機13を設け、これら第一、第二両回転軸8、10同士を互いに回転力の伝達を可能に接続している。
上記波動歯車式減速機13は、ウェーブジェネレータ(回転素子)14と、第一のサーキュラスプライン(第一の剛性歯車)15と、第二のサーキュラスプライン(第二の剛性歯車)16と、(1個の)フレクスプライン(可撓性歯車)17とを備える。このうちのウェーブジェネレータ14は、上記駆動軸12を介して上記電動モータ11により回転駆動されるもので、中心軸に対し直交する仮想平面に関する、外周面の断面形状を楕円としている。又、上記第一のサーキュラスプライン15は、上記ハウジング9と共に回転するもので、ピッチ円を真円とした内歯歯車としている。又、上記第二のサーキュラスプライン16は、上記第二の回転軸10と共に回転するもので、同じくピッチ円を真円とした内歯歯車としている。又、上記フレクスプライン17は、転がり軸受(ウェーブジェネレータ軸受)18を介して上記ウェーブジェネレータ14の周囲に、このウェーブジェネレータ14に対し相対回転自在に、且つ、このウェーブジェネレータ14の外周面の形状に応じた弾性変形を自在に設けられている。この様なフレクスプライン17は、ピッチ円を上記ウェーブジェネレータ14の外周面に倣った(少し大き目の相似形である)楕円とした、外歯歯車としている。
上記転がり軸受18は、上記ウェーブジェネレータ14と一体或は別体の内輪19(図8参照、図9は図示省略)の外周面に設けた内輪軌道20と、上記フレクスプライン17と一体或は別体の外輪21(図8参照、図9は図示省略)の内周面に設けた外輪軌道22との間に、複数個の転動体23、23(図示の例の場合は玉)を配置して成る。又、上記内輪軌道22の断面(中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面)の形状を上記ウェーブジェネレータ14と同様の楕円とし、上記外輪21並びに上記フレクスプライン17を、上記各転動体23、23を介して楕円状に弾性変形させている(撓ませている)。そして、上記ウェーブジェネレータ14の外周面と上記第一、第二両サーキュラスプライン15、16の内周面との間の隙間が最も小さくなる径方向反対側2個所位置(ウェーブジェネレータ14の外周面のうちで長径に対応する部分)で、上記第一、第二両サーキュラスプライン15、16と上記フレクスプライン17とを噛合させている。尚、上記隙間が最も大きくなる径方向反対側2個所位置(ウェーブジェネレータ14の外周面のうちで短径に対応する部分)では、上記第一、第二両サーキュラスプライン15、16の歯面と上記フレクスプライン17の歯面とが完全に離れた(噛合してない)状態となる。又、上記フレクスプライン17の軸方向に関して後半部(図8の左半部)が上記第一のサーキュラスプライン15に、同じく前半部(図8の右半部)が上記第二のサーキュラスプライン16に、それぞれ噛合している。
上述の様に構成する波動歯車式減速機13の場合、上記ウェーブジェネレータ14が回転すると、上記隙間が最も小さくなる上記径方向反対側2個所位置(ウェーブジェネレータ14の外周面のうちで長径に対応する部分)が、回転方向に順次変化(移動)する。そして、この変化(移動)に伴い、上記第一、第二両サーキュラスプライン15、16と上記フレクスプライン17との噛合位置が、回転方向に連続的に変化する(噛合位置が順次変化する)。図示の例の場合、上記第一のサーキュラスプライン15の歯数と上記フレクスプライン17の歯数とを同じにすると共に、上記第二のサーキュラスプライン16の歯数をこのフレクスプライン17の歯数よりも多くしている(第一のサーキュラスプライン15の歯数=フレクスプライン17の歯数<第二のサーキュラスプライン16の歯数)。先ず、このうちの第二のサーキュラスプライン16とフレクスプライン17との噛合位置の変化について、図10を用いて説明する。この図10は、上記第二のサーキュラスプライン16が固定され(静止し)、上記ウェーブジェネレータ14が回転する状態を示している。又、この図10では、上記第二のサーキュラスプライン16の歯数を、上記フレクスプライン17の歯数よりも2歯多くしている(第二のサーキュラスプライン16の歯数=フレクスプライン17の歯数+2歯)。
上記第二のサーキュラスプライン16が固定された(静止した)状態で、上記ウェーブジェネレータ14が、上記図10の(A)の状態から、時計方向に90度回転すると、同図(B)に示す様に、このウェーブジェネレータ14の外周面と上記第二のサーキュラスプライン16の内周面との間の隙間が最も小さくなる径方向反対側2個所位置、即ち、このウェーブジェネレータ14の外周面のうちで長径に対応する部分が、時計方向に90度移動する。そして、この移動に伴い、上記第二のサーキュラスプライン16と上記フレクスプライン17との噛合位置が、時計方向に90度連続的に変化(噛合位置が順次変化)しつつ、このフレクスプライン17が、この可塑性歯車17の1/2歯分、反時計方向に回転する。即ち、上記ウェーブジェネレータ14が90度回転(1/4回転)すると、上記フレクスプライン17が、このフレクスプライン17と上記第二のサーキュラスプライン16との歯数差(2歯)の1/4分(2歯×1/4分)回転する。
次いで、この状態{図10の(B)の状態}から上記ウェーブジェネレータ14が時計方向に更に90度回転すると、同図の(C)に示す様に、上記噛合位置が時計方向に更に90度移動しつつ、上記フレクスプライン17が、このフレクスプライン17の1/2歯に相当する分、反時計方向に更に回転する{図10の(A)の状態から1歯分反時計方向に回転する}。そして、図10の(D)に示す様に、上記ウェーブジェネレータ14が、同図(A)の状態から時計方向に360度回転(時計方向に1回転)した状態で、上記フレクスプライン17は、同図(A)の状態から、上記第二のサーキュラスプライン16に対し上記歯数差(2歯)分、反時計方向に相対回転する。尚、これとは逆に、上記ウェーブジェネレータ14が反時計方向に回転した場合には、上記フレクスプライン17は、時計方向に同様に相対回転する。
一方、前記第一のサーキュラスプライン15と上記フレクスプライン17とに関しては、前述した様に、互いに歯数を同じにしている(第一のサーキュラスプライン15の歯数=フレクスプライン17の歯数)。この為、上記ウェーブジェネレータ14が1回転(360度回転)しても、上記フレクスプライン17は、上記第一サーキュラスプライン15に対し相対回転しない。ここで、上記フレクスプライン17から見た状態で、上記ウェーブジェネレータ14が360度分相対回転した場合の、上記第一、第二両サーキュラスプライン15、16の動きを考える。この場合には、上記第一のサーキュラスプライン15がそのままの状態を維持する(相対回転しない)のに対して、上記第二のサーキュラスプライン16が、この第二のサーキュラスプライン16と上記フレクスプライン17の歯数差分、相対回転する事になる。即ち、上記ウェーブジェネレータ14が1回転する事で、上記第二のサーキュラスプライン16と上記第一のサーキュラスプライン15との間に、上記歯数差分の相対回転を付与できる(差動を発生させられる)。
従って、車速等の車両状態、運転状況等に応じて前記電動モータ11を回転駆動し、上記ウェーブジェネレータ14を所定方向に所定量回転させれば、上記第一、第二両サーキュラスプライン15、16同士の間に、必要な相対回転(差動)を付与できる。そして、この様な相対回転に基づき、前記第一の回転軸8の回転量と上記第二の回転軸10の回転量との関係を変化させ、ステアリングホイール1の操舵量と舵角の変化量との関係を変化させる事ができる。又、この場合に、上記第一の回転軸8の回転量が0でも(ステアリングホイールの操舵量が0でも)、上記電動モータ11の回転駆動に伴う上記ウェーブジェネレータ14の回転に基づき、上記第二の回転軸10を回転させられる。この為、例えばステアリングホイールの操作に関係なく操舵輪に舵角を付与する、所謂カウンターステアを行なう(修正舵を付与する)事もできる。
ところで、図示の舵角可変式ステアリング装置を含む、特許文献1〜3に記載された構造の場合、操舵量と舵角の変化量との関係を変える為の電動モータ11が、ステアリングシャフトを構成する第一の回転軸8と共に回転する。この為、このステアリングシャフト(第一の回転軸8)の回転に拘らず、上記電動モータ11に通電したり、センサの検出信号を取り出したりする為のスパイラルケーブル24やスリップリングが必要になる。これらの部品は、使用時に繰り返し撓み量を変化させる可動部品であったり、摺動部品であったりする為、長期間に亙る使用に対応して十分な信頼性を確保する事が難しく、コストが嵩む。更に、比較的重量が嵩む上記電動モータ11の慣性力や、この電動モータ11の起動、停止に伴う反力が上記ステアリングシャフトを介してステアリングホイールに伝わる為、このステアリングホイールを操作する運転者に違和感を与え易いものと考えられる。
一方、特許文献4には、舵角可変式ステアリング装置をステアリングギヤに組み込んだ構造が記載されている。この構造の場合には、電動モータがステアリングシャフトと共に回転しない。この為、上述の様なスパイラルケーブルやスリップリング等の可動部品、摺動部品を必要としない。但し、この構造の場合には、舵角可変式ステアリング装置を組み込む位置が、ステアリングシャフトの先端部等のステアリングギヤ部分に限定される等、設計の自由度が制限される為、好ましくない。
尚、特許文献5には、自動操舵装置に関する発明が記載されている。
尚、特許文献5には、自動操舵装置に関する発明が記載されている。
本発明の舵角可変式ステアリング装置は、上述の様な事情に鑑みて、組込位置の自由度が高く、しかも回転駆動手段に給電等する為の可動部品、摺動部材等を必要としない構造を実現すべく発明したものである。
本発明の舵角可変式ステアリング装置は、第一の回転軸と、第二の回転軸と、波動歯車式減速機と、駆動軸とを備える。
このうちの第一の回転軸は、ステアリングホイールの回転に伴って回転する。
又、上記第二の回転軸は、上記第一の回転軸と同心に設けられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する。
又、上記波動歯車式減速機は、上記第一、第二両回転軸同士の間に設けられ、これら第一、第二両回転軸同士を互いに回転力の伝達を可能に接続する。
又、上記駆動軸は、上記波動歯車式減速機を構成するウェーブジェネレータと共に回転し、回転駆動手段(例えば電動モータ)により回転駆動される。
そして、上記駆動軸の回転に伴う上記ウェーブジェネレータの回転に基づき、上記第一の回転軸の回転量と第二の回転軸の回転量との関係を変化させる事により、上記ステアリングホイールの操舵量と上記舵角の変化量との関係を変化させる。
特に、本発明の舵角可変式ステアリング装置に於いては、上記駆動軸を中空状(例えば中空円筒状)に形成する。そして、この中空状の駆動軸の径方向内側に、上記第一、第二両回転軸のうちの一方の回転軸を、この駆動軸に対し相対回転自在に設ける。又、これと共に、この駆動軸の径方向外側に、上記回転駆動手段を設ける。
このうちの第一の回転軸は、ステアリングホイールの回転に伴って回転する。
又、上記第二の回転軸は、上記第一の回転軸と同心に設けられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する。
又、上記波動歯車式減速機は、上記第一、第二両回転軸同士の間に設けられ、これら第一、第二両回転軸同士を互いに回転力の伝達を可能に接続する。
又、上記駆動軸は、上記波動歯車式減速機を構成するウェーブジェネレータと共に回転し、回転駆動手段(例えば電動モータ)により回転駆動される。
そして、上記駆動軸の回転に伴う上記ウェーブジェネレータの回転に基づき、上記第一の回転軸の回転量と第二の回転軸の回転量との関係を変化させる事により、上記ステアリングホイールの操舵量と上記舵角の変化量との関係を変化させる。
特に、本発明の舵角可変式ステアリング装置に於いては、上記駆動軸を中空状(例えば中空円筒状)に形成する。そして、この中空状の駆動軸の径方向内側に、上記第一、第二両回転軸のうちの一方の回転軸を、この駆動軸に対し相対回転自在に設ける。又、これと共に、この駆動軸の径方向外側に、上記回転駆動手段を設ける。
又、上述の様な本発明の舵角可変式ステアリング装置を実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した様に、上記回転駆動手段を電動モータとする。そして、この電動モータを構成するロータ(例えば永久磁石)を上記駆動軸の外周面に設けると共に、同じくステータ(例えば駆動コイル)をこのロータの周囲に設ける。この場合に、例えばこのステータを、ステアリングコラム等の固定の部材の内側(内周面)に固定する。
又、上記波動歯車式減速機は、請求項3に記載した様に、ウェーブジェネレータ(回転素子)と、サーキュラスプライン(剛性歯車)と、フレクスプライン(フレックススプライン、可撓性歯車)とを備えたものとする。
このうちのウェーブジェネレータは、中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面の形状が楕円の周面を有するものとする。
又、上記サーキュラスプラインは、ピッチ円を真円とし、上記ウェーブジェネレータと径方向に重畳する状態で、このウェーブジェネレータと同心に設ける。
又、上記フレクスプラインは、ピッチ円を上記ウェーブジェネレータの周面に倣った(相似形である)楕円とし、互いに対向する、このウェーブジェネレータの周面と上記サーキュラスプラインの周面との間に設けられ、これら両周面同士の径方向の隙間が最も小さくなる径方向反対側2個所位置で、上記サーキュラスプラインと噛合する。
そして、上記隙間が最も小さくなる上記径方向反対側2個所位置が、上記ウェーブジェネレータの回転に基づき回転方向に順次変化(移動)する事で、上記サーキュラスプラインと上記フレクスプラインとの噛合位置がこの回転方向に連続的に変化(移動)する。
このうちのウェーブジェネレータは、中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面の形状が楕円の周面を有するものとする。
又、上記サーキュラスプラインは、ピッチ円を真円とし、上記ウェーブジェネレータと径方向に重畳する状態で、このウェーブジェネレータと同心に設ける。
又、上記フレクスプラインは、ピッチ円を上記ウェーブジェネレータの周面に倣った(相似形である)楕円とし、互いに対向する、このウェーブジェネレータの周面と上記サーキュラスプラインの周面との間に設けられ、これら両周面同士の径方向の隙間が最も小さくなる径方向反対側2個所位置で、上記サーキュラスプラインと噛合する。
そして、上記隙間が最も小さくなる上記径方向反対側2個所位置が、上記ウェーブジェネレータの回転に基づき回転方向に順次変化(移動)する事で、上記サーキュラスプラインと上記フレクスプラインとの噛合位置がこの回転方向に連続的に変化(移動)する。
この場合に、より好ましくは、請求項4に記載した様に、上記ウェーブジェネレータの外周面の、このウェーブジェネレータの中心軸に直交する仮想平面に関する断面の形状を楕円とする。そして、このウェーブジェネレータの径方向外側に設けた外歯歯車であるフレクスプラインと、このフレクスプラインの径方向外側に設けた内歯歯車であるサーキュラスプラインとを噛合させる。
或は、請求項5に記載した様に、上記ウェーブジェネレータの内周面の、このウェーブジェネレータの中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面の形状を楕円とする。そして、このウェーブジェネレータの径方向内側に設けた内歯歯車であるフレクスプラインと、このフレクスプラインの径方向内側に設けた外歯歯車であるサーキュラスプラインとを噛合させる。
或は、請求項5に記載した様に、上記ウェーブジェネレータの内周面の、このウェーブジェネレータの中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面の形状を楕円とする。そして、このウェーブジェネレータの径方向内側に設けた内歯歯車であるフレクスプラインと、このフレクスプラインの径方向内側に設けた外歯歯車であるサーキュラスプラインとを噛合させる。
何れにしても、上述の請求項3〜5に記載した様な波動歯車式減速機を用いる場合に、より好ましくは、請求項6に記載した様に、この波動歯車式減速機を、第一の回転軸と共に回転する第一のサーキュラスプラインと、第二の回転軸と共に回転する第二のサーキュラスプラインと、これら第一、第二両サーキュラスプラインに噛合する1個のフレクスプラインとを備えたものとする。そして、上記第一のサーキュラスプラインの歯数と第二のサーキュラスプラインの歯数とを異ならせる事により、ウェーブジェネレータの回転に伴う、上記第一のサーキュラスプラインの回転量と第二のサーキュラスプラインの回転量とを異ならせ、上記第一の回転軸の回転量と上記第二の回転軸の回転量との関係を変化させる。
或は、請求項7に記載した様に、上記波動歯車式減速機を、第一の回転軸と第二の回転軸とのうちの一方の回転軸と共に回転するフレクスプラインと、同じく他方の回転軸と共に回転するサーキュラスプラインとを備えたものとする。そして、ウェーブジェネレータの回転に伴う、上記サーキュラスプラインと上記フレクスプラインとの噛合位置の変化に基づき、これらサーキュラスプラインとフレクスプラインとの間に、これらサーキュラスプラインの歯数とフレクスプラインの歯数との差に応じた相対回転を与える事により、上記第一の回転軸の回転量と上記第二の回転軸の回転量との関係を変化させる。
或は、請求項7に記載した様に、上記波動歯車式減速機を、第一の回転軸と第二の回転軸とのうちの一方の回転軸と共に回転するフレクスプラインと、同じく他方の回転軸と共に回転するサーキュラスプラインとを備えたものとする。そして、ウェーブジェネレータの回転に伴う、上記サーキュラスプラインと上記フレクスプラインとの噛合位置の変化に基づき、これらサーキュラスプラインとフレクスプラインとの間に、これらサーキュラスプラインの歯数とフレクスプラインの歯数との差に応じた相対回転を与える事により、上記第一の回転軸の回転量と上記第二の回転軸の回転量との関係を変化させる。
上述の様に構成する本発明の舵角可変式ステアリング装置によれば、組込位置の自由度が高く、しかも回転駆動手段に給電等する為の可動部品、摺動部材等を必要としなくて済む。
即ち、中空状の駆動軸の内側に第一、第二両回転軸のうちの一方の回転軸を挿入すると共に、この駆動軸の径方向外側に上記回転駆動手段(例えば電動モータ)を設けている。この為、この回転駆動手段を、ステアリングコラム等の固定の部材に支持する事ができ、この回転駆動手段に給電等する為の可動部品、摺動部材等が必要なくなる。又、組込位置に関しても、ステアリング装置を構成するステアリングシャフトや中間シャフト等、何れの回転軸にも組み込む事ができる為、設計の自由度が制限される事もない。
即ち、中空状の駆動軸の内側に第一、第二両回転軸のうちの一方の回転軸を挿入すると共に、この駆動軸の径方向外側に上記回転駆動手段(例えば電動モータ)を設けている。この為、この回転駆動手段を、ステアリングコラム等の固定の部材に支持する事ができ、この回転駆動手段に給電等する為の可動部品、摺動部材等が必要なくなる。又、組込位置に関しても、ステアリング装置を構成するステアリングシャフトや中間シャフト等、何れの回転軸にも組み込む事ができる為、設計の自由度が制限される事もない。
[実施の形態の第1例]
図1〜2は、請求項1〜4、6に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例の舵角可変式ステアリング装置は、第一の回転軸8aと、第二の回転軸10aと、波動歯車式減速機13aと、駆動軸12aとを備える。
このうちの第一の回転軸8aは、ステアリングホイール1(図7参照)の回転に伴って回転するもので、ステアリングコラム25の中間部に設けた収納部26の隔壁27に、転がり軸受28を介して回転自在に支持している。又、上記第二の回転軸10aは、回転に伴って操舵輪に舵角を付与するもので、上記ステアリングコラム25の中間部で上記収納部26に隣接する部分に、転がり軸受29を介して回転自在に支持している。尚、これら第一、第二両回転軸8a、10aは、互いに同心に配置されている。
図1〜2は、請求項1〜4、6に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例の舵角可変式ステアリング装置は、第一の回転軸8aと、第二の回転軸10aと、波動歯車式減速機13aと、駆動軸12aとを備える。
このうちの第一の回転軸8aは、ステアリングホイール1(図7参照)の回転に伴って回転するもので、ステアリングコラム25の中間部に設けた収納部26の隔壁27に、転がり軸受28を介して回転自在に支持している。又、上記第二の回転軸10aは、回転に伴って操舵輪に舵角を付与するもので、上記ステアリングコラム25の中間部で上記収納部26に隣接する部分に、転がり軸受29を介して回転自在に支持している。尚、これら第一、第二両回転軸8a、10aは、互いに同心に配置されている。
又、上記駆動軸12aは、上記ステアリングコラム25の収納部26の内側に設けた、特許請求の範囲に記載した回転駆動手段に相当する電動モータ11aにより、回転駆動される。本例の場合、上記駆動軸12aを中空状に形成し、この駆動軸12aの径方向内側に、上記第一の回転軸8aを挿入(挿通)している。又、この第一の回転軸8aの外周面と上記駆動軸12aの内周面との間に、転がり軸受30を設け、これら駆動軸12aと第一の回転軸8aとの相対回転を許容している。そして、上記電動モータ11aを構成するロータ(例えば永久磁石)31を、上記駆動軸12aの外周面に設けると共に、同じくステータ(例えば駆動コイル)32を、このロータ31の周囲、即ち、上記ステアリングコラム25の収納部26の内周面に設けている。従って、上記駆動軸12aは、この駆動軸12aの径方向外側に設けられた上記電動モータ11aにより、(歯車やプーリ、ベルト等の動力伝達部材を介する事なく)直接回転駆動される。尚、この様に駆動軸12aを直接回転駆動する場合には、歯車のがたつきや、このがたつきに伴なう騒音等を防止できる。
又、上記波動歯車式減速機13aは、上記第一、第二両回転軸8a、10a同士の間に設けられ、これら第一、第二両回転軸8a、10a同士を互いに回転力の伝達を可能に接続している。この様な波動歯車式減速機13aは、ウェーブジェネレータ14aと、第一のサーキュラスプライン15aと、第二のサーキュラスプライン16aと、1個のフレクスプライン17aとを備える。このうちのウェーブジェネレータ14aは、上記駆動軸12aを介して上記電動モータ11aにより回転駆動されるもので、この駆動軸12aの先端部(図1の左端部)に直接形成されている。そして、中心軸に対し直交する仮想平面に関する、外周面の断面の形状を楕円としている。又、上記第一のサーキュラスプライン15aは、上記第一の回転軸8aと共に回転するもので、ピッチ円を真円とした内歯歯車としている。本例の場合には、上記第一の回転軸8aの前端部(図1の左端部)で、上記駆動軸12aの前端面(図1の左端面)から前方(左方)に露出した部分に、径方向外方に突出する鍔部33を設け、この鍔部33の外周縁に、上記第一のサーキュラスプライン15aを結合固定している。
又、上記第二のサーキュラスプライン16aは、上記第二の回転軸10aと共に回転するもので、同じくピッチ円を真円とした内歯歯車としている。本例の場合は、上記第二の回転軸10aの後端部(図1の右端部)に、上記鍔部33よりも外径が大きい第二の鍔部34を設けると共に、この第二の鍔部34の外周縁から後方(図1の右方)に向け、上記鍔部33並びに上記第一のサーキュラスプライン15aを跨ぐ状態で円筒部35を設けている。そして、この円筒部35の先端部(図1の右端部)に、上記第二のサーキュラスプライン16aを結合している。従って、上記第一、第二両サーキュラスプライン15a、16aは、前後方向(図1の左右方向)に関して前方(図1の左方)に第一のサーキュラスプライン15aが、同じく後方(図1の右方)に第二のサーキュラスプライン16aが、それぞれ配置され、互いに軸方向に隣り合う。即ち、この状態で、上記第一の回転軸8aの前端部(図1の左端部)が、上記第二の回転軸10aの後端部(図1の右端部)の径方向内側に、入れ子状に配置される。
又、上記第一、第二両サーキュラスプライン15a、16aの互いに対向する側面同士の間には、円輪板状の滑り軸受36を設け、これら第一、第二両サーキュラスプライン15a、16a同士の相対回転を円滑に行なえる様にしている。又、互いに対向する上記鍔部33並びに上記第二の鍔部34の側面同士の間にも、円輪板状の滑り軸受37を設けている。そして、この滑り軸受37と上記第二の鍔部34との間に断面波状の皿板ばね38を設け、上記鍔部33と第二の鍔部37との間に、互いに軸方向に離れる方向の軸力を付与している。そして、この軸力に基づいて、上記第一、第二両回転軸8a、10a同士の間に適度な摩擦力を与え、互いにがたついたり振動したりするのを防止している。
又、前記フレクスプライン17aは、転がり軸受(ウェーブジェネレータ軸受)18を介して前記ウェーブジェネレータ14aの周囲に、このウェーブジェネレータ14aに対し相対回転自在に、且つ、このウェーブジェネレータ14aの外周面の形状に応じた弾性変形を自在に設けられている。この様なフレクスプライン17aは、ピッチ円を上記ウェーブジェネレータ14aの外周面に倣った楕円とした外歯歯車としている。尚、上記転がり軸受18は、前述の背景技術の欄で説明したものと同様のものである。そして、上記ウェーブジェネレータ14aの外周面と上記第一、第二両サーキュラスプライン15a、16aの内周面との間の隙間が最も小さくなる径方向反対側2個所位置(ウェーブジェネレータ14aの外周面のうちで長径に対応する部分)で、上記第一、第二両サーキュラスプライン15a、16aと上記フレクスプライン17aとを噛合させている。尚、このフレクスプライン17aの軸方向に関して前半部(図1の左半部)に上記第一のサーキュラスプライン15aが、同じく後半部(図1の右半部)に上記第二のサーキュラスプライン16aが、それぞれ噛合する。
この様に構成する波動歯車式減速機13aは、前述の背景技術の欄で説明した通り、上記ウェーブジェネレータ14aの回転に基づき、上記第一、第二両サーキュラスプライン15a、16a同士の間の回転量を異ならせる(変化させる)事ができる。本例の場合は、上記フレクスプライン17aの歯数H17と上記第一のサーキュラスプライン15aの歯数H15とを同じ(H17=H15=N)にすると共に、上記第二のサーキュラスプライン16aの歯数H16をこのフレクスプライン17aの歯数H17よりも多く(例えば2歯多く、H16=N+2)している。この為、上記ウェーブジェネレータ14が1回転すると、上記第一のサーキュラスプライン15aがそのままの状態を維持する(相対回転しない)のに対して、上記第二のサーキュラスプライン16aが、歯数差である2歯分、即ち、2/N回転分、上記ウェーブジェネレータ14aの回転方向とは逆方向に相対回転する。尚、この2/Nの逆数、即ち、N/2が、上記波動歯車式減速機13aの減速比Kとなる(K=N/2)。
又、この減速比Kは、前記第一の回転軸8aが静止した状態で、上記第二のサーキュラスプライン16aと共に回転する前記第二の回転軸10aが1回転する間の、上記ウェーブジェネレータ14aと共に回転する前記駆動軸12aの回転数に対応する。ここで、前記ステアリングホイール1が操作され、上記第一の回転軸8aが回転する場合に、機構全体が回転すると考えれば、次の(1) 式の関係が成り立つ。
K=(N12−N8 )/(N10−N8 ) −−− (1)
この(1) 式中の符号N8 、N10、N12は、それぞれ第一の回転軸8a、第二の回転軸10a、駆動軸12aの回転数若しくは回転角度を表している。
一方、上記減速比Kは、上記第一、第二両サーキュラスプライン15a、16a並びにフレクスプライン17aの歯数によって定まる、設計可能な定数である。従って、上記第一の回転軸8aの回転数若しくは回転角度N8 が定まれば、上記駆動軸12aの回転数若しくは回転角度N12を適宜調節する事により、上記第二の回転軸10aの回転数若しくは回転角度N10を任意に調節できる事が分かる。即ち、上記駆動軸12aの回転に応じて、上記第一の回転軸8aと上記第二の回転軸10aとの回転速度比(相対角)を自由に変更できる。
K=(N12−N8 )/(N10−N8 ) −−− (1)
この(1) 式中の符号N8 、N10、N12は、それぞれ第一の回転軸8a、第二の回転軸10a、駆動軸12aの回転数若しくは回転角度を表している。
一方、上記減速比Kは、上記第一、第二両サーキュラスプライン15a、16a並びにフレクスプライン17aの歯数によって定まる、設計可能な定数である。従って、上記第一の回転軸8aの回転数若しくは回転角度N8 が定まれば、上記駆動軸12aの回転数若しくは回転角度N12を適宜調節する事により、上記第二の回転軸10aの回転数若しくは回転角度N10を任意に調節できる事が分かる。即ち、上記駆動軸12aの回転に応じて、上記第一の回転軸8aと上記第二の回転軸10aとの回転速度比(相対角)を自由に変更できる。
例えば、上記駆動軸12aの回転数若しくは回転角度N12を、次の(2) 式を満たす様に制御した場合に就いて考える。
N12={K(k−1)+1}N8 −−− (2)
この(2) 式を上記(1) 式に代入する事で、次の(3) 式を得られる。
N10=k・N8 −−− (3)
この(3) 式から明らかな通り、上記駆動軸12aの回転数若しくは回転角度N12を上記(2) 式の様に規制する事で、舵角比(伝達比)kの舵角可変式ステアリング装置を構成できる。その他にも、前記電動モータ11aにより上記駆動軸12aの回転数若しくは回転角度N12を操作して、上記第二の回転軸10aの回転数若しくは回転角度N10を自由に制御する事ができる。更には、車両の横滑りやスピンを検知し、自動的に修正舵(カウンターステア)を与える操作も可能となる。
N12={K(k−1)+1}N8 −−− (2)
この(2) 式を上記(1) 式に代入する事で、次の(3) 式を得られる。
N10=k・N8 −−− (3)
この(3) 式から明らかな通り、上記駆動軸12aの回転数若しくは回転角度N12を上記(2) 式の様に規制する事で、舵角比(伝達比)kの舵角可変式ステアリング装置を構成できる。その他にも、前記電動モータ11aにより上記駆動軸12aの回転数若しくは回転角度N12を操作して、上記第二の回転軸10aの回転数若しくは回転角度N10を自由に制御する事ができる。更には、車両の横滑りやスピンを検知し、自動的に修正舵(カウンターステア)を与える操作も可能となる。
尚、本例の場合には、上記第一の回転軸8a及び上記駆動軸12aの回転数若しくは回転角度N8 、N12を計測する為に、制御用回転角センサ39、並びに、操舵量検出用回転角センサ40を設けている。即ち、前記駆動軸12aの外周面と前記ステアリングコラム25の収納部26の内面との間に、上記制御用回転角センサ39を設けると共に、上記ステアリングコラム25の中間部内周面で上記収納部26から軸方向に外れた部分と上記第一の回転軸8aの外周面との間に、上記操舵量検出用回転角センサ40を設けている。本例の場合には、これら制御用回転角センサ39並びに操舵量検出用回転角センサ40として、それぞれレゾルバを使用している。
尚、スペース等の都合で、上記操舵量検出用回転角センサ40を設置できず、上記第一の回転軸8aの回転数若しくは回転角度N8 を計測できない場合も考えられる。この様な場合には、前記第二の回転軸10a側に、この第二の回転軸10aの回転数若しくは回転角度N10を計測する為の角度センサ(図示せず)を設ける。そして、この回転数若しくは回転角度N10 を使用して、上記(2) 式の代わりに次の(4) 式を利用して制御を行なえば、上記第一の回転軸8aの回転数若しくは回転角度N8 を計測した場合と同様に、上記(3) 式の様な制御を行なえる。
N12={K(1−1/k)+1/k}N10 −−− (4)
N12={K(1−1/k)+1/k}N10 −−− (4)
何れにしても、車速等の車両状態、運転状況等に応じて上記電動モータ11aを回転駆動し、前記ウェーブジェネレータ14aを所定方向に所定量回転させ、前記第一、第二両サーキュラスプライン15a、16a同士の間に、必要な相対回転(差動)を付与する。そして、この様な相対回転に基づき、上記第一の回転軸8aの回転量と上記第二の回転軸10aの回転量との関係を変化させ、ステアリングホイールの操舵量と舵角の変化量との関係を変化させる。
尚、本例の場合は、上述した様に、上記第二の回転軸10aと共に回転する上記第二のサーキュラスプライン16aの歯数H16を、上記フレクスプライン17aの歯数H17よりも多くすると共に、上記第一の回転軸8aと共に回転する上記第一のサーキュラスプライン15aの歯数H15を上記フレクスプライン17aの歯数H17と同じ(H16>H17=H15=N)にしている。但し、これとは逆に、上記第一のサーキュラスプライン15aの歯数H15を、上記フレクスプライン17aの歯数H17よりも多く(例えば2歯多く、H15=N+2)すると共に、上記第二のサーキュラスプライン16aの歯数H16を上記フレクスプライン17aの歯数H17と同じ(H15>H17=H16=N)にする事もできる。この場合には上記波動歯車式減速機13aの減速比Kの符号(正負)が上述の場合と反対になるが、この様な減速比Kの正負に応じて、例えばステアリングホイールの操作感(トルクフィーリング)を、軽くしたり重くしたりする事ができる。この点に関し、以下に説明する。
即ち、本例の場合には、上記第二の回転軸10aに送り出されるトルクは、前記ステアリングホイール1を通じて上記第一の回転軸8aに入力されるトルクと、上記電動モータ11aから加えられる(又は減じられる)トルクとの合計になる。従って、この電動モータ11aによる前記駆動軸12aの回転駆動状態により、上記ステアリングホイール1の操作感が変わる事になる。即ち、上記電動モータ11aによる上記駆動軸12aの駆動トルクは、前記波動歯車式減速機13aの減速比Kの値と符号とにより変わり、上記ステアリングホイール1を回転させる為に要する力(操舵力)も変化する。上記電動モータ11aの駆動トルクがあまり大きいと、上記ステアリングホイール1を操作する運転者に違和感を与えるので、上記減速比Kを20〜100程度の大きな値に設定する事が好ましい。
上述の様に波動歯車式減速機13aの減速比Kの符号(加減状態)は、第一のサーキュラスプライン15aの歯数と第二のサーキュラスプライン16aの歯数の大小関係を変える事で反転できる。そして、舵角可変式ステアリング装置の舵角比(伝達比)kを大きくする(又は小さくする)場合に、上記操舵力が大きくなるか、或いは小さくなるかは、本例の舵角可変式ステアリング装置を搭載する自動車の性格(スポーツカーであるか商用車であるか等)により、設計的に定める。又、上記電動モータ11aにより付加されるトルクを補償する様に、電動パワーステアリング装置を構成する別の電動モータによるアシストトルクを調節する事で、上記電動モータ11aによる制御の影響を運転者に感じさせない様にする事もできる。
尚、上記電動モータ11a等が故障した場合等の為に、例えば後述する実施の形態の第3例で説明する様な、ロック機構(駆動軸12aの回転を強制的に停止させたままにする機構)を設ける事もできる。この様なロック機構の構成に就いては、実施の形態の第3例で詳述するが、この様なロック機構により上記駆動軸12aを停止させても、上記舵角比(伝達比)kは略1(k≒1)になる。即ち、上記駆動軸12aが停止した状態(N12=0)で、上記第一、第二両回転軸8a、10a同士の間の伝達比k(舵角可変式ステアリング装置の舵角比k)は、前記(2) 式から導ける様に、k=1−1/Kとなる。ここで、上記波動歯車式減速機13aの減速比Kは、K=30〜200程度である為、上記第一、第二両回転軸8a、10a同士の間の伝達比(舵角比)kは略1(k≒1)となる。即ち、上記駆動軸12aが停止した状態でも、この伝達比(舵角比)kが1の状態と略同じである為、ステアリング操作に関して運転者に違和感を与える程度は小さい(殆どない)。
上述の様に構成する本例の舵角可変式ステアリング装置によれば、組込位置の自由度が高く、しかも電動モータ11aに給電等する為の可動部品、摺動部材等を必要としなくて済む。
即ち、中空状の駆動軸12aの内側に第一の回転軸8aを回転自在に挿入すると共に、この駆動軸12aの径方向外側に、上記電動モータ11aを設けている。又、第二の回転軸10aの後端部を中空し、この中空とした後端部内に、上記第一の回転軸8aの前端部を納め、この第一の回転軸8aの前端より後側から上記第二の回転軸10aに伝達力を取り出す、所謂入れ子構造としている。そして、この様に構成する事により、上記駆動軸12aを、上記第一、第二両回転軸8a、10aよりも外径側に配置している。この為、上記電動モータ11aを、固定の部材であるステアリングコラム25に支持する事ができ、この電動モータ11aに給電等する為の可動部品、摺動部材等が必要なくなる。又、組込位置に関しても、ステアリング装置を構成するステアリングシャフト2や中間シャフト4(図7参照)等、何れの回転軸にも組み込む事ができる(ステアリングギヤ5部分に限定されない)為、設計の自由度が制限される事もない。
即ち、中空状の駆動軸12aの内側に第一の回転軸8aを回転自在に挿入すると共に、この駆動軸12aの径方向外側に、上記電動モータ11aを設けている。又、第二の回転軸10aの後端部を中空し、この中空とした後端部内に、上記第一の回転軸8aの前端部を納め、この第一の回転軸8aの前端より後側から上記第二の回転軸10aに伝達力を取り出す、所謂入れ子構造としている。そして、この様に構成する事により、上記駆動軸12aを、上記第一、第二両回転軸8a、10aよりも外径側に配置している。この為、上記電動モータ11aを、固定の部材であるステアリングコラム25に支持する事ができ、この電動モータ11aに給電等する為の可動部品、摺動部材等が必要なくなる。又、組込位置に関しても、ステアリング装置を構成するステアリングシャフト2や中間シャフト4(図7参照)等、何れの回転軸にも組み込む事ができる(ステアリングギヤ5部分に限定されない)為、設計の自由度が制限される事もない。
[実施の形態の第2例]
図3は、請求項1、3、4、6に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合は、駆動軸12bを回転駆動する為の電動モータ11bを、この駆動軸12bの径方向外側に、この駆動軸12bと平行に設けている。即ち、ステアリングコラム25の中間部に設けた収納部26aの外側に、上記電動モータ11bを固定している。そして、この電動モータ11bの回転駆動軸41と上記駆動軸12bとにそれぞれプーリ42a、42bを固設し、これらプーリ42a、42b同士の間に無端ベルト43を掛け渡す事により、これら電動モータ11bの回転駆動軸41と上記駆動軸12bとの間で動力の伝達を自在としている。尚、これら回転駆動軸41の回転速度と駆動軸12bの回転速度とは、例えば1:1に対応させる{伝達比、減速比を1にする}。この場合に、上記無端ベルト43を歯付ベルト(タイミングベルト)とすると共に、上記各プーリ42a、42bも歯付きのもの(タイミングプーリ)とすれば、滑りを防止して、より信頼性を確保できる。
図3は、請求項1、3、4、6に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合は、駆動軸12bを回転駆動する為の電動モータ11bを、この駆動軸12bの径方向外側に、この駆動軸12bと平行に設けている。即ち、ステアリングコラム25の中間部に設けた収納部26aの外側に、上記電動モータ11bを固定している。そして、この電動モータ11bの回転駆動軸41と上記駆動軸12bとにそれぞれプーリ42a、42bを固設し、これらプーリ42a、42b同士の間に無端ベルト43を掛け渡す事により、これら電動モータ11bの回転駆動軸41と上記駆動軸12bとの間で動力の伝達を自在としている。尚、これら回転駆動軸41の回転速度と駆動軸12bの回転速度とは、例えば1:1に対応させる{伝達比、減速比を1にする}。この場合に、上記無端ベルト43を歯付ベルト(タイミングベルト)とすると共に、上記各プーリ42a、42bも歯付きのもの(タイミングプーリ)とすれば、滑りを防止して、より信頼性を確保できる。
この様な本例の場合には、上記ステアリングコラム25の収納部26aにステータ32並びに制御用回転角センサ39(図1参照)を設ける必要がなく、又、上記駆動軸12bにもロータ31(同じく図1参照)を設ける必要がなくなる。この為、上記収納部26aの軸方向寸法の低減を図れる。尚、上記電動モータ11bの回転駆動軸41と上記駆動軸12bとを、ベルト伝達式に代えて、例えば歯車式の動力伝達機構により動力の伝達を自在に接続する事もできる。この場合には、この動力伝達機構をウォーム歯車式として、上記電動モータ11bを上記駆動軸12bに対し直角方向に設ける事もできる。
その他の構成及び作用は、前述した第1例と同様である為、重複する説明は省略する。
その他の構成及び作用は、前述した第1例と同様である為、重複する説明は省略する。
[実施の形態の第3例]
図4〜5は、請求項1〜3、5、6に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合には、波動歯車式減速機13bを構成するウェーブジェネレータ14bの内周面の、このウェーブジェネレータ14bの中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面の形状を楕円としている。又、これと共に、このウェーブジェネレータ14bの径方向内側に設けた、内歯歯車であるフレクスプライン17bと、このフレクスプライン17bの径方向内側に設けた、それぞれが外歯歯車である第一、第二両サーキュラスプライン15b、16bとを、噛合させている。この為に、本例の場合は、中空状の駆動軸12cの前端部(図4の左端部)に、他の部分よりも内径が大きい大径円筒部44を設けている。そして、この大径円筒部44の内周面の、中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面の形状を楕円とし、この部分を上記波動歯車式減速機13bを構成する上記ウェーブジェネレータ14bとしている。
図4〜5は、請求項1〜3、5、6に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合には、波動歯車式減速機13bを構成するウェーブジェネレータ14bの内周面の、このウェーブジェネレータ14bの中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面の形状を楕円としている。又、これと共に、このウェーブジェネレータ14bの径方向内側に設けた、内歯歯車であるフレクスプライン17bと、このフレクスプライン17bの径方向内側に設けた、それぞれが外歯歯車である第一、第二両サーキュラスプライン15b、16bとを、噛合させている。この為に、本例の場合は、中空状の駆動軸12cの前端部(図4の左端部)に、他の部分よりも内径が大きい大径円筒部44を設けている。そして、この大径円筒部44の内周面の、中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面の形状を楕円とし、この部分を上記波動歯車式減速機13bを構成する上記ウェーブジェネレータ14bとしている。
又、第一の回転軸8bの前端部(図4の左端部)に、ピッチ円を真円とした上記第一のサーキュラスプライン15bを固設している。又、第二の回転軸の後端部(図4の右端部)に、同じくピッチ円を真円とした上記第二のサーキュラスプライン16bを固設している。そして、これら第一、第二両サーキュラスプライン15b、16bを、互いに軸方向に隣接する状態で、上記ウェーブジェネレータ14bの内側に配置している。又、上記フレクスプライン17bは、転がり軸受(ウェーブジェネレータ軸受)18aを介してこのウェーブジェネレータ14bの内側に、このウェーブジェネレータ14bに対し相対回転自在に、且つ、このウェーブジェネレータ14bの内周面の形状に応じた弾性変形を自在に設けられている。この様なフレクスプライン17bは、ピッチ円を上記ウェーブジェネレータ14bの内周面に倣った楕円としている。
又、上記転がり軸受18aは、上記ウェーブジェネレータ14bと一体或は別体の外輪21aの内周面に設けた外輪軌道22aと、上記フレクスプライン17bと一体或は別体の内輪19aの外周面に設けた内輪軌道20aとの間に、複数個の転動体23、23(図示の例の場合は玉)を保持して成る。又、上記外輪軌道22aの断面(中心軸に対し直角方向の断面)形状を上記ウェーブジェネレータ14bの内周面と同様の楕円とし、上記内輪19a並びに上記フレクスプライン17bを、上記各転動体23、23を介して楕円状に弾性変形させている(撓ませている)。そして、上記ウェーブジェネレータ14bの内周面と上記第一、第二両サーキュラスプライン15b、16bの外周面との間の隙間が最も小さくなる径方向反対側2個所位置(ウェーブジェネレータ14bの内周面のうちで短径に対応する部分)で、上記第一、第二両サーキュラスプライン15b、16bと上記フレクスプライン17bとを噛合させている。尚、上記隙間が最も大きくなる径方向反対側2個所位置(ウェーブジェネレータ14bの内周面のうちで長径に対応する部分)では、上記第一、第二両サーキュラスプライン15b、16bの歯面と上記フレクスプライン17bの歯面とが完全に離れた(噛合してない)状態となる。
この様に構成する本例の波動歯車式減速機13bの場合も、前述の背景技術の欄の構造や実施の形態の第1例の構造と略同様に、上記ウェーブジェネレータ14bの回転に基づき、上記第一、第二両サーキュラスプライン15b、16b同士の間の回転量を異ならせる(変化させる)事ができる。この為に、例えば上記第一、第二両サーキュラスプライン15b、16bのうちの何れか一方の歯車の歯数をフレクスプライン17bの歯数と同じにすると共に、同じく他方の歯車の歯数をこのフレクスプライン17bの歯数よりも少なくする。この様な本例の場合も、車速等の車両状態、運転状況等に応じて電動モータ11aを回転駆動し、上記ウェーブジェネレータ14bを所定方向に所定量回転させれば、上記第一、第二両サーキュラスプライン15b、16b同士の間に、必要な相対回転(差動)を付与できる。そして、この様な相対回転に基づき、前記第一の回転軸8bの回転量と上記第二の回転軸10bの回転量との関係を変化させ、ステアリングホイール1(図7参照)の操舵量と舵角の変化量との関係を変化させる。尚、この様な本例の場合には、前述の第1例の様に、第一の回転軸8aの前端部を第二の回転軸10aの後端部の径方向内側に入れ子状に配置しなくて済む為、その分、上記第1例に比べて簡素に構成できる。
尚、本例の場合、上記電動モータ11b等が故障した場合等に、駆動軸12cの回転を強制的に停止させたままにする為の、ロック機構45を設けている。このロック機構45は、ソレノイド46の如きアクチュエータとストッパ部材47とにより構成している。このうちのソレノイド46は、ステアリングコラム25の収納部26のうち、上記駆動軸12aの径方向外側で、上記ウェーブジェネレータ14b(大径円筒部44)の外周面と対向する位置に設けられている。又、上記ストッパ部材47は、上記ソレノイド46により上記ウェーブジェネレータの14bの径方向に変位させられる。本例の場合、このストッパ部材47は、上記ソレノイド46の通電時に、上記ウェーブジェネレータ14bの外周面から離れた位置に引き寄せられ、同じく非通電時に、このウェーブジェネレータ14bの外周面に向けて突出する。
そして、この様にストッパ部材47が突出した状態で、このストッパ部材47の先端が上記ウェーブジェネレータ14bの外周面の円周方向等間隔複数個所に設けた凹部48、48の何れかに入り込み、当該凹部48とストッパ部材47との係合に基づいて、上記ウェーブジェネレータ14b、延いては、上記駆動軸12cの回転を強制的に停止させる。この様なロック機構45により上記駆動軸12cを停止させた状態では、前述した様に第一、第二両回転軸8b、10b同士の間の伝達比(舵角比)kは略1(k≒1)になる。この為、上記ロック機構45により上記駆動軸12cが停止した状態でも、ステアリング操作に関して運転者に違和感を与える程度は小さい(殆どない)。しかも、上述の様に電磁クラッチ46の通電を停止する(非通電状態とする)事により、上記駆動軸12cを停止させる為、この面からもフェールセーフ性を確保できる。
その他の構成及び作用は、前述した第1例並びに第2例と同様である為、重複する説明は省略する。
その他の構成及び作用は、前述した第1例並びに第2例と同様である為、重複する説明は省略する。
[実施の形態の第4例]
図6は、請求項1〜4、7に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の場合には、波動歯車式減速機13cを、第一の回転軸8cと共に回転するフレクスプライン17cと、第二の回転軸10cと共に回転する(1個の)サーキュラスプライン49とを備えたものとしている。そして、ウェーブジェネレータ14cの回転に伴う、上記サーキュラスプライン49と上記フレクスプライン17cとの噛合位置の変化に基づき、これらサーキュラスプライン49とフレクスプライン17cとの間に、これらサーキュラスプライン49の歯数とフレクスプライン17cの歯数との差に応じた相対回転を与える事により、上記第一の回転軸8cの回転量と上記第二の回転軸10bの回転量との関係を変化させる。
図6は、請求項1〜4、7に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の場合には、波動歯車式減速機13cを、第一の回転軸8cと共に回転するフレクスプライン17cと、第二の回転軸10cと共に回転する(1個の)サーキュラスプライン49とを備えたものとしている。そして、ウェーブジェネレータ14cの回転に伴う、上記サーキュラスプライン49と上記フレクスプライン17cとの噛合位置の変化に基づき、これらサーキュラスプライン49とフレクスプライン17cとの間に、これらサーキュラスプライン49の歯数とフレクスプライン17cの歯数との差に応じた相対回転を与える事により、上記第一の回転軸8cの回転量と上記第二の回転軸10bの回転量との関係を変化させる。
この様な本例の場合には、サーキュラスプライン49を2個必要としない為、その分、歯車同士の噛合数を低減でき、高効率化、低騒音化を図れる。尚、本例の場合は、上記第一の回転軸8cとフレクスプライン17cとを、連結ボルト50、50で結合する事により、これら第一の回転軸8cとフレクスプライン17cとの強度設計、摩擦結合力の管理を行ない易くしている。尚、図示は省略するが、第二の回転軸とフレクスプラインとを接続すると共に、第一の回転軸とサーキュラスプラインとを接続する事もできる。
その他の構成及び作用は、前述した第1〜3例と同様である為、重複する説明は省略する。
その他の構成及び作用は、前述した第1〜3例と同様である為、重複する説明は省略する。
本発明を実施する場合に、第一の回転軸と第二の回転軸とを、図示の実施の形態の各例の場合と逆にする事もできる。又、前述の第3例(図4、5)で説明した、駆動軸12bの回転を強制的に停止させたままにする為のロック機構45(図4、5参照)は、前述の第1例、第2例、上述の第4例に設ける事もできる。又、このロック機構を電磁クラッチにより構成する事もできる。
又、本発明の舵角可変式ステアリング装置と電動式パワーステアリング装置とを組み合わせて実施する事もできる。この場合には、ステアリングホイールから入力軸に加えられるトルクを測定する為の、トーションバー式のトルクセンサが必要になるが、このトルクセンサを、本発明の舵角可変式ステアリング装置よりも上記ステアリングホイール側に設けるか、或いは反対側に設けるかは自由である。反対側に設ける場合には、上記トルクセンサが、舵角可変式ステアリング装置を構成する電動モータから付加されるトルクも検出する事になる為、この付加トルクをキャンセルする為の演算が必要になる。この付加されるトルクによる上記トーションバーの捩れの影響は、上記電動モータへの通電量に基づいて求められ、上記付加されるトルクは既知となるので、上記演算は、十分な信頼性を確保した状態で、且つ、実用上十分な処理速度で行なえる。
又、本発明の舵角可変式ステアリング装置と電動式パワーステアリング装置とを組み合わせて実施する事もできる。この場合には、ステアリングホイールから入力軸に加えられるトルクを測定する為の、トーションバー式のトルクセンサが必要になるが、このトルクセンサを、本発明の舵角可変式ステアリング装置よりも上記ステアリングホイール側に設けるか、或いは反対側に設けるかは自由である。反対側に設ける場合には、上記トルクセンサが、舵角可変式ステアリング装置を構成する電動モータから付加されるトルクも検出する事になる為、この付加トルクをキャンセルする為の演算が必要になる。この付加されるトルクによる上記トーションバーの捩れの影響は、上記電動モータへの通電量に基づいて求められ、上記付加されるトルクは既知となるので、上記演算は、十分な信頼性を確保した状態で、且つ、実用上十分な処理速度で行なえる。
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 自在継手
4 中間シャフト
5 ステアリングギヤ
6 入力軸
7 タイロッド
8、8a、8b、8c 第一の回転軸
9 ハウジング
10、10a、10b、10c 第二の回転軸
11、11a、11b 電動モータ
12、12a、12b、12c 駆動軸
13、13a、13b、13c 波動歯車式減速機
14、14a、14b、14c ウェーブジェネレータ
15、15a、15b 第一のサーキュラスプライン
16、16a、16b 第二のサーキュラスプライン
17、17a、17b、17c フレクスプライン
18、18a 転がり軸受
19、19a 内輪
20、20a 内輪軌道
21、21a 外輪
22、22a 外輪軌道
23、23a 転動体(玉)
24 スパイラルケーブル
25 ステアリングコラム
26、26a 収納部
27 隔壁
28 転がり軸受
29 転がり軸受
30 転がり軸受
31 ロータ
32 ステータ
33 鍔部
34 第二の鍔部
35 円筒部
36 滑り軸受
37 滑り軸受
38 皿板ばね
39 制御用回転角センサ
40 操舵量検出用回転角センサ
41 回転駆動軸
42a、42b プーリ
43 無端ベルト
44 大径円筒部
45 ロック機構
46 ソレノイド
47 ストッパ部材
48 凹部
49 サーキュラスプライン
50 連結ボルト
2 ステアリングシャフト
3 自在継手
4 中間シャフト
5 ステアリングギヤ
6 入力軸
7 タイロッド
8、8a、8b、8c 第一の回転軸
9 ハウジング
10、10a、10b、10c 第二の回転軸
11、11a、11b 電動モータ
12、12a、12b、12c 駆動軸
13、13a、13b、13c 波動歯車式減速機
14、14a、14b、14c ウェーブジェネレータ
15、15a、15b 第一のサーキュラスプライン
16、16a、16b 第二のサーキュラスプライン
17、17a、17b、17c フレクスプライン
18、18a 転がり軸受
19、19a 内輪
20、20a 内輪軌道
21、21a 外輪
22、22a 外輪軌道
23、23a 転動体(玉)
24 スパイラルケーブル
25 ステアリングコラム
26、26a 収納部
27 隔壁
28 転がり軸受
29 転がり軸受
30 転がり軸受
31 ロータ
32 ステータ
33 鍔部
34 第二の鍔部
35 円筒部
36 滑り軸受
37 滑り軸受
38 皿板ばね
39 制御用回転角センサ
40 操舵量検出用回転角センサ
41 回転駆動軸
42a、42b プーリ
43 無端ベルト
44 大径円筒部
45 ロック機構
46 ソレノイド
47 ストッパ部材
48 凹部
49 サーキュラスプライン
50 連結ボルト
Claims (7)
- ステアリングホイールの回転に伴って回転する第一の回転軸と、この第一の回転軸と同心に設けられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する第二の回転軸と、これら第一、第二両回転軸同士の間に設けられ、これら第一、第二両回転軸同士を互いに回転力の伝達を可能に接続する波動歯車式減速機と、この波動歯車式減速機を構成するウェーブジェネレータと共に回転し、回転駆動手段により回転駆動される駆動軸とを備え、この駆動軸の回転に伴う上記ウェーブジェネレータの回転に基づき、上記第一の回転軸の回転量と第二の回転軸の回転量との関係を変化させる事により、上記ステアリングホイールの操舵量と上記舵角の変化量との関係を変化させる舵角可変式ステアリング装置に於いて、上記駆動軸は中空状に形成され、この駆動軸の径方向内側に、上記第一、第二両回転軸のうちの一方の回転軸を、この駆動軸に対し相対回転を自在に設けると共に、この駆動軸の径方向外側に、上記回転駆動手段を設けた事を特徴とする舵角可変式ステアリング装置。
- 回転駆動手段は電動モータであり、この電動モータを構成するロータを駆動軸の外周面に設けると共に、同じくステータをこのロータの周囲に設けた、請求項1に記載した舵角可変式ステアリング装置。
- 波動歯車式減速機は、中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面の形状が楕円の周面を有するウェーブジェネレータと、ピッチ円を真円とし、このウェーブジェネレータと径方向に重畳する状態で、このウェーブジェネレータと同心に設けられたサーキュラスプラインと、ピッチ円を上記ウェーブジェネレータの周面に倣った楕円とし、互いに対向する、このウェーブジェネレータの周面と上記サーキュラスプラインの周面との間に設けられ、これら両周面同士の径方向の隙間が最も小さくなる径方向反対側2個所位置で、上記サーキュラスプラインと噛合するフレクスプラインとを備えたものであり、上記隙間が最も小さくなる上記径方向反対側2個所位置が、上記ウェーブジェネレータの回転に基づき回転方向に順次変化する事で、上記サーキュラスプラインと上記フレクスプラインとの噛合位置がこの回転方向に連続的に変化する、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載した舵角可変式ステアリング装置。
- ウェーブジェネレータの外周面の、このウェーブジェネレータの中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面の形状を楕円とすると共に、このウェーブジェネレータの径方向外側に設けた外歯歯車であるフレクスプラインと、このフレクスプラインの径方向外側に設けた内歯歯車であるサーキュラスプラインとを噛合させた、請求項3に記載した舵角可変式ステアリング装置。
- ウェーブジェネレータの内周面の、このウェーブジェネレータの中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面の形状を楕円とすると共に、このウェーブジェネレータの径方向内側に設けた内歯歯車であるフレクスプラインと、このフレクスプラインの径方向内側に設けた外歯歯車であるサーキュラスプラインとを噛合させた、請求項3に記載した舵角可変式ステアリング装置。
- 波動歯車式減速機は、第一の回転軸と共に回転する第一のサーキュラスプラインと、第二の回転軸と共に回転する第二のサーキュラスプラインと、これら第一、第二両サーキュラスプラインに噛合する1個のフレクスプラインとを備えたものであり、上記第一のサーキュラスプラインの歯数と第二のサーキュラスプラインの歯数とを異ならせる事により、ウェーブジェネレータの回転に伴う、上記第一のサーキュラスプラインの回転量と第二のサーキュラスプラインの回転量とを異ならせ、上記第一の回転軸の回転量と上記第二の回転軸の回転量との関係を変化させる、請求項3〜5のうちの何れか1項に記載した舵角可変式ステアリング装置。
- 波動歯車式減速機は、第一の回転軸と第二の回転軸とのうちの一方の回転軸と共に回転するフレクスプラインと、同じく他方の回転軸と共に回転するサーキュラスプラインとを備えたものであり、ウェーブジェネレータの回転に伴う、上記サーキュラスプラインと上記フレクスプラインとの噛合位置の変化に基づき、これらサーキュラスプラインとフレクスプラインとの間に、これらサーキュラスプラインの歯数とフレクスプラインの歯数との差に応じた相対回転を与える事により、上記第一の回転軸の回転量と上記第二の回転軸の回転量との関係を変化させる、請求項3〜5のうちの何れか1項に記載した舵角可変式ステアリング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007042737A JP2008201378A (ja) | 2007-02-22 | 2007-02-22 | 舵角可変式ステアリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007042737A JP2008201378A (ja) | 2007-02-22 | 2007-02-22 | 舵角可変式ステアリング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008201378A true JP2008201378A (ja) | 2008-09-04 |
Family
ID=39779294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007042737A Pending JP2008201378A (ja) | 2007-02-22 | 2007-02-22 | 舵角可変式ステアリング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008201378A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008208867A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Jtekt Corp | 波動歯車減速機及び伝達比可変操舵装置 |
-
2007
- 2007-02-22 JP JP2007042737A patent/JP2008201378A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008208867A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Jtekt Corp | 波動歯車減速機及び伝達比可変操舵装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009061836A (ja) | 舵角可変式ステアリング装置 | |
JP5282938B2 (ja) | 伝達比可変機構およびこれを備える車両用操舵装置 | |
JP2008174213A (ja) | 舵角可変式ステアリング装置 | |
JP5136842B2 (ja) | 車両用操舵装置 | |
JP2009101803A (ja) | 車両用操舵装置 | |
JP2008120153A (ja) | 伝達比可変機構 | |
US20090139356A1 (en) | Variable ratio steering apparatus | |
JP2008030747A (ja) | ステアリング装置 | |
JP2010164088A (ja) | 歯車装置および揺動歯車装置 | |
JP2007245819A (ja) | ステアバイワイヤシステムの入力装置 | |
WO2010001592A1 (ja) | 伝達比可変機構および車両用操舵装置 | |
JP2016013821A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP2009171736A (ja) | 電動モータ | |
KR101393132B1 (ko) | 유성 기어 장치 | |
JP2009162268A (ja) | シフトレンジ切替装置 | |
JP4872229B2 (ja) | 車両用操舵装置 | |
JP2008089038A (ja) | 波動歯車装置およびそれを用いた伝達比可変装置 | |
JP2018118546A (ja) | 車両 | |
JP2008201378A (ja) | 舵角可変式ステアリング装置 | |
JP5224109B2 (ja) | 車両用操舵装置 | |
JP2010006342A (ja) | 車両用操舵装置 | |
JP5365833B2 (ja) | 車両用操舵装置 | |
JP2015031346A (ja) | トルク伝達用継手及び電動式パワーステアリング装置 | |
JP2015034630A (ja) | アシスト機構 | |
JP5257682B2 (ja) | 揺動歯車装置、伝達比可変機構、および車両用操舵装置 |