JP2017136919A - ステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウォームホイールが一体回転可能な入力軸と、入力軸と相対回転可能な出力軸とを連結/連結解除可能な構成において、ツーウェイクラッチおよびコイルを配置するスペースを軸方向に抑制することができるステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリング装置1は、ツーウェイクラッチ80と、入力軸6と一体回転可能なウォームホイール26と、ツーウェイクラッチ80が入力軸6と出力軸7とを連結/連結解除する駆動力を生じさせるコイル91とを含む。ウォームホイール26は、入力軸6に固定された中央円板部52と、中央円板部52の周縁から前方X2へ突出する径環部53と、径環部53から径方向R外方へ突出する歯部51とを有する。ツーウェイクラッチ80は、中央円板部52と径環部53とによって囲まれ、中央円板部52よりも前方X2に生じた空間54に配置され、コイル91は、径環部53の外周面を取り囲んでいる。
【選択図】図2
【解決手段】ステアリング装置1は、ツーウェイクラッチ80と、入力軸6と一体回転可能なウォームホイール26と、ツーウェイクラッチ80が入力軸6と出力軸7とを連結/連結解除する駆動力を生じさせるコイル91とを含む。ウォームホイール26は、入力軸6に固定された中央円板部52と、中央円板部52の周縁から前方X2へ突出する径環部53と、径環部53から径方向R外方へ突出する歯部51とを有する。ツーウェイクラッチ80は、中央円板部52と径環部53とによって囲まれ、中央円板部52よりも前方X2に生じた空間54に配置され、コイル91は、径環部53の外周面を取り囲んでいる。
【選択図】図2
Description
この発明は、ステアリング装置に関する。
ステアリング装置では、操舵部材と転舵機構とが機械的に常時連結された構成が一般的である。しかし、近年、操舵部材と転舵機構とが機械的に連結された連結状態と、操舵部材と転舵機構との機械的な連結が解除された連結解除状態とを切り換えることができ、連結解除状態において、いわゆるステアバイワイヤ構成を実現したステアリング装置が種々提案されている。
ステアバイワイヤ構成を実現したステアリング装置には、例えば下記特許文献1に記載の回転伝達装置が組み込まれる。回転伝達装置では、電磁コイルに対する通電の有無によって2方向ローラクラッチが連結状態と連結解除状態とを切り換える。
近年、ステアリング装置では、特許文献1に記載の回転伝達装置等のクラッチ機構を減速装置のウォームホイールの周辺に配置することが提案されているが、2方向ローラクラッチまたは電磁コイルと他部品との干渉を避けるためには、2方向ローラクラッチおよび電磁コイルの配置スペースを軸方向に広げないことが必要である。
この発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、ウォームホイールに結合された入力軸と、入力軸と相対回転可能な出力軸とを連結/連結解除可能な構成において、クラッチおよびコイルを配置するスペースを軸方向に抑制することができるステアリング装置を提供することを目的とする。
この発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、ウォームホイールに結合された入力軸と、入力軸と相対回転可能な出力軸とを連結/連結解除可能な構成において、クラッチおよびコイルを配置するスペースを軸方向に抑制することができるステアリング装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、操舵部材(2)からの操舵力が入力される入力軸(6)と、前記入力軸に対して相対回転可能に設けられ、転舵機構(A)に連結された出力軸(7)と、前記入力軸と結合されたウォームホイール(26)と、前記入力軸と前記出力軸とを連結/連結解除可能なクラッチ(80)と、前記クラッチが前記入力軸と前記出力軸とを連結/連結解除するための駆動力を生じさせるコイル(91)とを含み、前記ウォームホイールは、前記入力軸に固定された中央円板部(52)と、前記中央円板部の周縁から前記操舵部材側とは反対側(X2)へ突出する径環部(53)とを有し、前記クラッチは、前記中央円板部と前記径環部とによって囲まれ、前記中央円板部よりも前記反対側に生じた空間(54)に配置され、前記コイルは、前記径環部の外周面を取り囲むように配置されていることを特徴とする、ステアリング装置(1)である。
請求項2に記載の発明は、前記コイルを少なくとも前記径方向外方から覆う集磁環(93)を含むことを特徴とする、請求項1に記載のステアリング装置である。
請求項3に記載の発明は、前記ウォームホイールは、前記中央円板部を貫通する挿通孔(52a)を有し、前記駆動力に応じて、前記中央円板部よりも前記操舵部材側(X1)で前記入力軸の軸方向(X)に沿って移動可能な可動部材(95)と、前記空間に配置され、前記軸方向への移動によって前記クラッチを作動させる作動部材(96)と、前記挿通孔に挿通され、前記可動部材の動作を前記作動部材に伝達する伝達部材(97)とを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載のステアリング装置である。
請求項3に記載の発明は、前記ウォームホイールは、前記中央円板部を貫通する挿通孔(52a)を有し、前記駆動力に応じて、前記中央円板部よりも前記操舵部材側(X1)で前記入力軸の軸方向(X)に沿って移動可能な可動部材(95)と、前記空間に配置され、前記軸方向への移動によって前記クラッチを作動させる作動部材(96)と、前記挿通孔に挿通され、前記可動部材の動作を前記作動部材に伝達する伝達部材(97)とを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載のステアリング装置である。
請求項4に記載の発明は、前記クラッチは、前記入力軸に設けられた内輪(81)と、前記ウォームホイールの径環部に設けられ、前記内輪に相対回転可能に設けられた外輪(82)と、前記内輪の外周と前記外輪の内周とによって形成されるくさび空間(85)に、前記内輪の周方向に並んで配置されるローラ対(84)と、前記ローラ対の間に設けられ、前記ローラ対を互いに離反する方向に弾性的に付勢する弾性部材(87)と、前記入力軸に相対回転可能に設けられ、互いに反対向きの所定の方向に回動されることにより、前記弾性部材による付勢に抗して、前記ローラ対を互いに接近する方向に押圧する一対の押圧部材(110,120)とを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のステアリング装置である。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
請求項1に記載の発明によれば、クラッチは、コイルが生じさせる駆動力によって作動されて、操舵部材からの操舵力が入力される入力軸と、転舵機構に連結された出力軸との連結/連結解除を切り換えることができる。
クラッチは、ウォームホイールの中央円板部と径環部とによって囲まれ中央円板部よりも操舵部材側とは反対側に生じた空間に配置されており、コイルは、径環部の外周面を取り囲むように配置されている。したがって、クラッチおよびコイルを配置するスペースを軸方向に抑制することができる。
クラッチは、ウォームホイールの中央円板部と径環部とによって囲まれ中央円板部よりも操舵部材側とは反対側に生じた空間に配置されており、コイルは、径環部の外周面を取り囲むように配置されている。したがって、クラッチおよびコイルを配置するスペースを軸方向に抑制することができる。
請求項2に記載の発明によれば、コイルが集磁環によって少なくとも径方向外方から覆われている。これにより、コイルで発生する磁束の外部への漏れを抑制することができる。
請求項3に記載の発明によれば、中央円板部の挿通孔に挿通された伝達部材は、駆動力に応じて、中央円板部よりも操舵部材側で入力軸の軸方向に沿って移動する可動部材の動作を、中央円板部と径環部とによって囲まれ中央円板部よりも操舵部材側とは反対側に生じた空間に配置された作動部材に伝達する。作動部材は、可動部材の動作が伝達されることによって入力軸の軸方向に移動し、クラッチを作動させることができる。したがって、複雑な機構を設けることなくクラッチおよびコイルを所望の位置に配置することができる。よって、クラッチおよびコイルを配置するスペースを軸方向に一層抑制することができる。
請求項3に記載の発明によれば、中央円板部の挿通孔に挿通された伝達部材は、駆動力に応じて、中央円板部よりも操舵部材側で入力軸の軸方向に沿って移動する可動部材の動作を、中央円板部と径環部とによって囲まれ中央円板部よりも操舵部材側とは反対側に生じた空間に配置された作動部材に伝達する。作動部材は、可動部材の動作が伝達されることによって入力軸の軸方向に移動し、クラッチを作動させることができる。したがって、複雑な機構を設けることなくクラッチおよびコイルを所望の位置に配置することができる。よって、クラッチおよびコイルを配置するスペースを軸方向に一層抑制することができる。
請求項4に記載の発明によれば、クラッチでは、ローラ対が内輪および外輪の双方に係合した状態から、一対の押圧部材を互いに反対向きの所定の方向に回動することにより、ローラ対が互いに接近する方向に移動させられる。これにより、内輪および外輪の少なくとも一方に対するローラ対の係合が外れた状態になり入力軸と出力軸との連結が解除される。逆に、一対の押圧部材による押圧からローラ対を解除すると、ローラ対が互いに離反する方向に弾性的に付勢される。これにより、ローラ対が内輪および外輪の双方に再び係合する。このように、クラッチによって、入力軸と出力軸とを簡単に連結/連結解除することができる。
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るステアリング装置1の概略構成を示す図である。
ステアリング装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結されるステアリングシャフト3を構成するアッパーシャフト4、中間シャフト5、入力軸6および出力軸7と、入力軸6と出力軸7とを連結/連結解除可能なクラッチ機構8とを含む。
図1は、本発明の一実施形態に係るステアリング装置1の概略構成を示す図である。
ステアリング装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結されるステアリングシャフト3を構成するアッパーシャフト4、中間シャフト5、入力軸6および出力軸7と、入力軸6と出力軸7とを連結/連結解除可能なクラッチ機構8とを含む。
入力軸6には、操舵部材2からの操舵力がアッパーシャフト4および中間シャフト5を介して入力される。出力軸7は、入力軸6に対して相対回転可能に設けられ、インターミディエイトシャフト10およびピニオンシャフト9を介して転舵機構Aに連結されている。クラッチ機構8は、入力軸6と出力軸7とが機械的に連結された連結状態と、入力軸6と出力軸7との機械的な連結が解除された連結解除状態とに、ステアリング装置1の状態を切り換えることができる。
連結状態では、入力軸6に入力された操舵力は、出力軸7から出力されてインターミディエイトシャフト10およびピニオンシャフト9を介して転舵機構Aに伝達され、転舵機構Aによる転舵輪12の転舵が行われる。連結状態では、操舵部材2による転舵機構Aの直接操作を可能としている。
連結解除状態では、操舵部材2からの操舵力が機械的に転舵機構Aへ伝達されるのではなく、電気電子的な制御系を介して転舵機構Aが駆動される。連結解除状態では、ステアリング装置1は、いわゆるステアバイワイヤ構成を実現している。
連結解除状態では、操舵部材2からの操舵力が機械的に転舵機構Aへ伝達されるのではなく、電気電子的な制御系を介して転舵機構Aが駆動される。連結解除状態では、ステアリング装置1は、いわゆるステアバイワイヤ構成を実現している。
転舵機構Aは、ラック軸19、一対のタイロッド13および一対のナックルアーム14を含む。各タイロッド13は、一端がラック軸19の対応する端部と連結されて、他端が対応するナックルアーム14を介して対応する転舵輪12と連結されている。操舵力がピニオンシャフト9に伝達されると、ピニオンシャフト9が回転する。ピニオンシャフト9の回転は、ピニオンシャフト9のピニオン9aと噛み合うラック19aが形成されたラック軸19の軸方向(車幅方向)の運動に変換される。そして、ラック軸19の軸方向の運動により、転舵輪12の転舵角が変化する。
ステアリング装置1は、ピニオンシャフト9においてピニオン9aが形成されている部分とラック軸19とを収容するラックハウジング15をさらに含む。ラックハウジング15は、車体B1に固定されている。
ステアリング装置1は、操舵部材2の操舵角を検出するための操舵角センサ16と、操舵部材2に加えられた操舵トルクを検出するためのトルクセンサ17とを含む。ステアリング装置1は、転舵輪12の転舵角を検出するための転舵角センサ21と、車速を検出する車速センサ18とを含む。操舵角センサ16、トルクセンサ17、転舵角センサ21および車速センサ18を含む種々のセンサ類の各検出信号は、ECU(電子制御ユニット:Electronic Control Unit)から構成される制御ユニット20に入力されるようになっている。
ステアリング装置1は、操舵部材2の操舵角を検出するための操舵角センサ16と、操舵部材2に加えられた操舵トルクを検出するためのトルクセンサ17とを含む。ステアリング装置1は、転舵輪12の転舵角を検出するための転舵角センサ21と、車速を検出する車速センサ18とを含む。操舵角センサ16、トルクセンサ17、転舵角センサ21および車速センサ18を含む種々のセンサ類の各検出信号は、ECU(電子制御ユニット:Electronic Control Unit)から構成される制御ユニット20に入力されるようになっている。
ステアリング装置1は、制御ユニット20によって駆動されるモータ(図示せず)と、当該モータの駆動力をラック軸19の軸方向への移動に変換するボールねじ装置等の運動変換機構(図示せず)とによって構成される転舵アクチュエータ11を含む。
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転すると、制御ユニット20は、操舵角センサ16によって検出された操舵角と、車速センサ18によって検出された車速とに基づいて目標転舵角を設定する。制御ユニット20は、この目標転舵角と、転舵角センサ21によって検出された転舵角との偏差に基づいて転舵アクチュエータ11を駆動制御する。これにより、連結解除状態における操舵部材2による転舵機構Aの操作を可能としている。
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転すると、制御ユニット20は、操舵角センサ16によって検出された操舵角と、車速センサ18によって検出された車速とに基づいて目標転舵角を設定する。制御ユニット20は、この目標転舵角と、転舵角センサ21によって検出された転舵角との偏差に基づいて転舵アクチュエータ11を駆動制御する。これにより、連結解除状態における操舵部材2による転舵機構Aの操作を可能としている。
ステアリング装置1は、モータ23と、モータ23から出力される回転を減速(増幅)する減速装置24とを含む。減速装置24は、モータ23により回転駆動されるウォーム軸25と、ウォーム軸25と噛み合い、入力軸6と結合されたウォームホイール26とを含む。
制御ユニット20は、トルクセンサ17や操舵角センサ16等が出力する検出信号に基づいて、操舵部材2が操舵された方向と逆方向を向く適当な反力を操舵部材2に付与するように、モータ23を駆動制御する。減速装置24によって減速(増幅)されたモータ23の回転は、ステアリングシャフト3を介して操舵部材2に伝達される。
制御ユニット20は、トルクセンサ17や操舵角センサ16等が出力する検出信号に基づいて、操舵部材2が操舵された方向と逆方向を向く適当な反力を操舵部材2に付与するように、モータ23を駆動制御する。減速装置24によって減速(増幅)されたモータ23の回転は、ステアリングシャフト3を介して操舵部材2に伝達される。
クラッチ機構8は、ステアリング装置1のフェールセーフのための機構を実現している。車両の正常運転中は、制御ユニット20は、クラッチ機構8を制御することによってステアリング装置1を連結解除状態として、操舵部材2と転舵機構Aとを機械的に切り離す。一方、車両がイグニション・オフの状態である場合や、ステアバイワイヤシステムに不調が生じた等の異常発生の場合には、制御ユニット20は、クラッチ機構8を制御することによってステアリング装置1を連結状態として、操舵部材2と転舵機構Aとを機械的に連結させる。
ステアリング装置1は、減速装置24およびクラッチ機構8を少なくとも収容するハウジング30を含む。ハウジング30は、同軸上に配置された入力軸6および出力軸7に取り付けられている。
図2は、ハウジング30の周辺の断面図である。以下では、入力軸6および出力軸7の軸方向を軸方向Xという。軸方向Xのうち車両の後方である操舵部材2側を後方X1といい、軸方向Xのうち車両の前方である操舵部材2側とは反対側を前方X2という。また、入力軸6および出力軸7の半径方向を、径方向Rという。
図2は、ハウジング30の周辺の断面図である。以下では、入力軸6および出力軸7の軸方向を軸方向Xという。軸方向Xのうち車両の後方である操舵部材2側を後方X1といい、軸方向Xのうち車両の前方である操舵部材2側とは反対側を前方X2という。また、入力軸6および出力軸7の半径方向を、径方向Rという。
図2を参照して、ハウジング30は、少なくともトルクセンサ17を収容するセンサハウジング31と、少なくともウォームホイール26を収容するウォームホイールハウジング32とを含む。センサハウジング31は、ウォームホイールハウジング32に後方X1から隣接しており、ウォームホイールハウジング32とともにハウジング30の内部空間33を形成している。センサハウジング31の後方X1の端部には、ステアリングシャフト3の中間シャフト5およびアッパーシャフト4を取り囲むステアリングコラム34が連結されている。
図1を参照して、ステアリングコラム34は、アッパーシャフト4に軸受(図示せず)等を介して連結されたアッパーコラム35と、中間シャフト5を収容し、センサハウジング31の後方X1の端部に連結されたロアーコラム36とを含む。ロアーコラム36は、本実施形態とは異なり、センサハウジング31と一体に形成されていてもよい。
ステアリングシャフト3のアッパーシャフト4および中間シャフト5は、入力軸6と同軸上に配置されている。アッパーシャフト4は、中間シャフト5に対して軸方向Xに摺動する。中間シャフト5に対する軸方向Xへのアッパーシャフト4の摺動の際、アッパーコラム35がロアーコラム36に対して軸方向Xに摺動する。アッパーシャフト4を中間シャフト5に対して軸方向Xに摺動させることで操舵部材2の位置が車両の前後方向に調整される(いわゆるテレスコ調整)。
ステアリングシャフト3のアッパーシャフト4および中間シャフト5は、入力軸6と同軸上に配置されている。アッパーシャフト4は、中間シャフト5に対して軸方向Xに摺動する。中間シャフト5に対する軸方向Xへのアッパーシャフト4の摺動の際、アッパーコラム35がロアーコラム36に対して軸方向Xに摺動する。アッパーシャフト4を中間シャフト5に対して軸方向Xに摺動させることで操舵部材2の位置が車両の前後方向に調整される(いわゆるテレスコ調整)。
図2を参照して、ウォームホイールハウジング32の前方X2の端部には、チルトブラケット37が設けられている。チルトブラケット37は、軸方向Xと直交する方向に延びるチルト中心軸38を介して、車体B2に固定された固定ブラケット39と連結されている。ハウジング30、ステアリングシャフト3およびステアリングコラム34は、チルト中心軸38の中心軸線CCを中心に回動可能(チルト可能)である。チルト中心CC回りにハウジング30、ステアリングシャフト3およびステアリングコラム34を回動(チルト)させることで、操舵部材2の位置が高さ方向に調整される(いわゆるチルト調整)。
入力軸6は、中間シャフト5と同軸上に固定された第1軸61と、ウォームホイール26が外嵌固定された第2軸62と、第1軸61と第2軸62とを同一軸線上に連結するトーションバー63とを含む。第2軸62は、第1軸61と相対回転可能である。第2軸62は、第1軸受41を介してセンサハウジング31によって回転可能に支持されている。
出力軸7は、ウォームホイールハウジング32から、前方X2に突出している。出力軸7は、第2軸受42を介してウォームホイールハウジング32によって回転可能に支持されている。出力軸7は、入力軸6の第2軸62の前方X2側の端部を取り囲んでいる。出力軸7は、第2軸62と同軸上に支持された状態で第2軸62と相対回転可能である。詳しくは、出力軸7と第2軸62の間には、第3軸受43が介装されている。第3軸受43は、本実施形態のようにすべり軸受であってもよいし、本実施形態とは異なり、転がり軸受であってもよい。
出力軸7は、ウォームホイールハウジング32から、前方X2に突出している。出力軸7は、第2軸受42を介してウォームホイールハウジング32によって回転可能に支持されている。出力軸7は、入力軸6の第2軸62の前方X2側の端部を取り囲んでいる。出力軸7は、第2軸62と同軸上に支持された状態で第2軸62と相対回転可能である。詳しくは、出力軸7と第2軸62の間には、第3軸受43が介装されている。第3軸受43は、本実施形態のようにすべり軸受であってもよいし、本実施形態とは異なり、転がり軸受であってもよい。
ウォームホイール26は、第2軸62に一体回転可能に結合される芯金50と、芯金50の周囲を取り囲む歯部51とを含む。歯部51は、例えば樹脂製である。歯部51が樹脂製である場合、芯金50が金型内にインサートされた状態で歯部51を樹脂成形(インサート成形)してもよい。インサート成形によって芯金50と歯部51とは一体回転可能に結合される
芯金50は、例えば磁性体である。芯金50は、入力軸6に結合された中央円板部52と、中央円板部52の周縁(径方向Rの外方の端部)から前方X2へ突出する径環部53とを有する。中央円板部52は、軸方向Xと直交する径方向Rの外方へ張り出した環状である。中央円板部52は、第2軸62に一体回転可能で且つ軸方向移動不能に連結されている。径環部53は、軸方向Xに延びる環状である。歯部51は、径環部53の先端(前方X2側の端部)から径方向Rの外方へ突出している。芯金50は、中央円板部52と径環部53とによって囲まれ中央円板部52の前方X2に位置する空間54を形成している。
芯金50は、例えば磁性体である。芯金50は、入力軸6に結合された中央円板部52と、中央円板部52の周縁(径方向Rの外方の端部)から前方X2へ突出する径環部53とを有する。中央円板部52は、軸方向Xと直交する径方向Rの外方へ張り出した環状である。中央円板部52は、第2軸62に一体回転可能で且つ軸方向移動不能に連結されている。径環部53は、軸方向Xに延びる環状である。歯部51は、径環部53の先端(前方X2側の端部)から径方向Rの外方へ突出している。芯金50は、中央円板部52と径環部53とによって囲まれ中央円板部52の前方X2に位置する空間54を形成している。
クラッチ機構8は、入力軸6と出力軸7とを連結/連結解除可能なツーウェイクラッチ80(クラッチ)と、ツーウェイクラッチ80に入力軸6と出力軸7とを連結/連結解除させる電磁クラッチ90とを含む。ツーウェイクラッチ80は、少なくともその一部が空間54に配置されている。本実施形態とは異なり、ツーウェイクラッチ80は、その全体が空間54内に配置されていてもよい。
図3は、図2のIII−III線に沿った断面図である。入力軸6および出力軸7の周方向を周方向Cという。また、周方向Cのうち、出力軸7よりも後方X1側から出力軸7を見たときに時計回りとなる方向をC1方向といい、出力軸7よりも後方X1側から出力軸7を見たときに反時計回りとなる方向をC2方向という。
ツーウェイクラッチ80は、出力軸7の後端部に設けられた内輪81と、ウォームホイール26の芯金50の径環部53に設けられ、内輪81に相対回転可能な外輪82とを含む。内輪81および外輪82の軸方向は、軸方向Xと一致しており、内輪81および外輪82の周方向は、周方向Cと一致しており、内輪81および外輪82の径方向は、径方向Rと一致している。
ツーウェイクラッチ80は、出力軸7の後端部に設けられた内輪81と、ウォームホイール26の芯金50の径環部53に設けられ、内輪81に相対回転可能な外輪82とを含む。内輪81および外輪82の軸方向は、軸方向Xと一致しており、内輪81および外輪82の周方向は、周方向Cと一致しており、内輪81および外輪82の径方向は、径方向Rと一致している。
ツーウェイクラッチ80は、内輪81の外周と外輪82の内周とによって形成される一または複数の(この実施形態では3つの)くさび空間85のそれぞれに、周方向Cに並んで配置されるローラ対84と、入力軸6まわり(すなわち、周方向C)に相対回転可能に設けられた一対の押圧部材(第1押圧部材110および第2押圧部材120)とをさらに含む。
各ローラ対84は、同一のくさび空間85に配置された第1ローラ84aおよび第2ローラ84bを含む。第2ローラ84bは、共にローラ対84を構成する第1ローラ84aのC2方向側に配置されている。
各くさび空間85は、外輪82の内周に形成された円筒面82aと、内輪81の外周に形成され、円筒面82aと径方向Rに対向するカム面81aとによって区画される。カム面81aは、周方向Cに対し互いに反対の方向に傾斜するように設けられた一対の傾斜面81bと、一対の傾斜面81b間に設けられ、径方向Rに直交する平坦なばね支持面81cとを含む。各くさび空間85は、周方向Cの両端に向かうに従って狭くなっている。
各くさび空間85は、外輪82の内周に形成された円筒面82aと、内輪81の外周に形成され、円筒面82aと径方向Rに対向するカム面81aとによって区画される。カム面81aは、周方向Cに対し互いに反対の方向に傾斜するように設けられた一対の傾斜面81bと、一対の傾斜面81b間に設けられ、径方向Rに直交する平坦なばね支持面81cとを含む。各くさび空間85は、周方向Cの両端に向かうに従って狭くなっている。
ツーウェイクラッチ80は、各くさび空間85に配置され、第1ローラ84aおよび第2ローラ84bを互いに離反させるように弾性的に付勢する弾性部材87をさらに含む。弾性部材87としては、コイルばね等が挙げられる。二点鎖線で示すように、複数の弾性部材87は、例えば内輪81に取り付けられた保持器88によって一括して保持されていてもよい。
第1押圧部材110は、C2方向に向けて回動することにより、各ローラ対84の第1ローラ84aをC2方向に押圧可能である。また、第2押圧部材120は、C1方向に向けて回動することにより、各ローラ対84の第2ローラ84bをC1方向に押圧可能である。つまり、第1押圧部材110および第2押圧部材120は、第1ローラ84aと対応する第2ローラ84bとを互いに接近する方向に押圧可能である。
第1押圧部材110は、周方向Cに配置された、ローラ対84の個数と同数(この実施形態では3つ)の軸方向Xに沿って延びる柱状の第1押圧部111と、第1押圧部111を一括して支持する環状の第1支持部112とを含む。第1押圧部111および第1支持部112は、合成樹脂材料または金属材料を用いて一体に設けられていてもよい。第1押圧部材110は、ローラ対84および弾性部材87を保持する保持器として機能していてもよい。第1支持部112は、複数のローラ対84よりも前方X2に配置されている(図2参照)。
第2押圧部材120は、周方向Cに配置された、ローラ対84の個数と同数(この実施形態では3つ)の軸方向Xに沿って延びる柱状の第2押圧部121と、第2押圧部121を一括して支持する環状の第2支持部122とを含む。第2押圧部121および第2支持部122は、合成樹脂材料または金属材料を用いて一体に設けられていてもよい。第2押圧部材120は、ローラ対84および弾性部材87を保持する保持器として機能していてもよい。第2支持部122は、複数のローラ対84よりも前方X2に配置されている(図2参照)。
第1押圧部材110および第2押圧部材120は、内輪81および外輪82に相対回転可能に出力軸7によって支持されている。第1押圧部材110および第2押圧部材120は、第1押圧部111と第2押圧部121とが周方向Cに交互に並ぶように組み合わされる。
図2を参照して、内輪81は、出力軸7の後端部の外周部と一体に連結されており、外輪82は、径環部53の内周部と一体に連結されているため、内輪81および外輪82は、空間54に配置されている。複数のローラ対84および弾性部材87は、空間54に配置されている。内輪81、外輪82、複数のローラ対84および複数の弾性部材87は、本実施形態のように、その全体が空間54内に配置されていてもよい。図3を参照して、第1押圧部材110では、少なくとも第1押圧部111が空間54に配置されている。第2押圧部材120では、少なくとも第2押圧部121が空間54に配置されている。
図2を参照して、内輪81は、出力軸7の後端部の外周部と一体に連結されており、外輪82は、径環部53の内周部と一体に連結されているため、内輪81および外輪82は、空間54に配置されている。複数のローラ対84および弾性部材87は、空間54に配置されている。内輪81、外輪82、複数のローラ対84および複数の弾性部材87は、本実施形態のように、その全体が空間54内に配置されていてもよい。図3を参照して、第1押圧部材110では、少なくとも第1押圧部111が空間54に配置されている。第2押圧部材120では、少なくとも第2押圧部121が空間54に配置されている。
図2を参照して、電磁クラッチ90は、ツーウェイクラッチ80が入力軸6と出力軸7とを連結/連結解除するための電磁力(駆動力)を生じさせるコイル91と、コイル91を支持する環状の支持部材92と、コイル91を少なくとも径方向Rの外方から覆う集磁環93と、コイル91からの電磁力を受けてツーウェイクラッチ80を作動させる作動機構94とを含む。
コイル91は、ウォームホイール26の芯金50の径環部53の外周面を取り囲むように配置されている。詳しくは、コイル91は、ウォームホイール26の歯部51よりも後方X1において径環部53の外周面を取り囲んでいる。コイル91は、後方X1から歯部51と対向している。コイル91の前方X2の部分は、径環部53の外周面付近において歯部51よりも後方X1に位置する空間89に配置されている。支持部材92は、コイル91の内周面および前端面に接している。
集磁環93は、本実施形態では、軸方向Xの両側からもコイル91を覆っている。詳しくは、集磁環93は、径方向Rの外方からコイル91を覆い軸方向Xに延びる筒状部93aと、軸方向Xにおける筒状部93aの後端部から径方向Rの内方に突出する環状の第1突出部93bと、軸方向Xにおける筒状部93aの前端部から径方向Rの内方に突出する環状の第2突出部93cとを含む。第1突出部93bは、後方X1からコイル91を覆う。第2突出部93cは、前方X2からコイルを覆う。
コイル91および集磁環93は、少なくとも前方X2の端部が空間54と径方向Rに対向している。コイル91、支持部材92および集磁環93は、ウォームホイールハウジング32によって、回転不能に支持されている。
ウォームホイール26は、中央円板部52を軸方向Xに貫通する複数の挿通孔52aを有する。複数の挿通孔52aは、本実施形態とは異なり、中央円板部52および径環部53に跨って形成されていてもよい。複数の挿通孔52aは、周方向Cに間隔を隔てて設けられている。
ウォームホイール26は、中央円板部52を軸方向Xに貫通する複数の挿通孔52aを有する。複数の挿通孔52aは、本実施形態とは異なり、中央円板部52および径環部53に跨って形成されていてもよい。複数の挿通孔52aは、周方向Cに間隔を隔てて設けられている。
作動機構94は、電磁力(駆動力)に応じて、軸方向Xに沿って移動可能な可動部材95と、空間54に配置され、前後(軸方向X)への移動によってツーウェイクラッチ80を作動させる作動部材96と、挿通孔52aに挿通され、可動部材95の動作を作動部材96に伝達する伝達部材97とを含む。
図4は、図3のIV−IV線に沿った断面図である。図4には、弾性部材87は実際には現れないが、説明の便宜上図示している。図5は、作動機構94の周辺の分解斜視図である。
図4は、図3のIV−IV線に沿った断面図である。図4には、弾性部材87は実際には現れないが、説明の便宜上図示している。図5は、作動機構94の周辺の分解斜視図である。
図4および図5を参照して、可動部材95は、磁性体である。可動部材95は、支持部材92(図2参照)の内周面に沿う筒状部95aと、筒状部95aから径方向Rの内方へ張り出したフランジ部95bとを含む。
筒状部95aは、軸方向Xに所定の間隔を隔てて配置された一対の規制部98,99の間で軸方向Xに移動可能である。前方X2の規制部98は、例えば集磁環93の第2突出部93cであり、後方X1の規制部99は、例えば、センサハウジング31において後方X1から内部空間33を区画する壁部31aである。
筒状部95aは、軸方向Xに所定の間隔を隔てて配置された一対の規制部98,99の間で軸方向Xに移動可能である。前方X2の規制部98は、例えば集磁環93の第2突出部93cであり、後方X1の規制部99は、例えば、センサハウジング31において後方X1から内部空間33を区画する壁部31aである。
フランジ部95bは、中央円板部52の後方X1に配置されており、中央円板部52に後方X1から対向している。フランジ部95bは、筒状部95aと一体移動する。可動部材95では、少なくともフランジ部95bが中央円板部52よりも後方X1で軸方向Xに沿って移動する。詳しくは、フランジ部95bは、中央円板部52と、センサハウジング31の壁部31aとの間で軸方向Xに移動する。
伝達部材97は、非磁性体であることが好ましい。伝達部材97は、可動部材95のフランジ部95bによって当接される環状部97aと、環状部97aから前方X2へ突出する複数の伝達ピン97bとを含む。伝達ピン97bは、挿通孔52aと同数設けられている。各伝達ピン97bは、対応する挿通孔52aに挿通されている。複数の伝達ピン97bの先端は、空間54内に位置している(図4参照)。
作動部材96は、複数の伝達ピン97bの先端によって押圧される環状部96aと、環状部96aから前方X2へ突出する複数のセパレータ100とを含む。セパレータ100は、軸方向Xに沿って延び、ローラ対84と同数設けられている。作動部材96は、軸方向Xへ移動可能に設けられている。
伝達部材97は、ウォームホイール26および入力軸6とともに周方向Cに回転可能である。伝達部材97とウォームホイール26とが僅かに相対回転できるように、挿通孔52aの周方向Cの端部と、対応する伝達ピン97bとの間には、周方向Cの隙間が設けられていてもよい(図4参照)。伝達部材97は、作動部材96に対して相対回転可能である。可動部材95のフランジ部95bと伝達部材97の環状部97aとは、連結されていてもよい。この場合、可動部材95は、伝達部材97、ウォームホイール26および入力軸6とともに周方向Cに回転可能である。
伝達部材97は、ウォームホイール26および入力軸6とともに周方向Cに回転可能である。伝達部材97とウォームホイール26とが僅かに相対回転できるように、挿通孔52aの周方向Cの端部と、対応する伝達ピン97bとの間には、周方向Cの隙間が設けられていてもよい(図4参照)。伝達部材97は、作動部材96に対して相対回転可能である。可動部材95のフランジ部95bと伝達部材97の環状部97aとは、連結されていてもよい。この場合、可動部材95は、伝達部材97、ウォームホイール26および入力軸6とともに周方向Cに回転可能である。
図4を参照して、各第1押圧部111は、対応するセパレータ100と第1ローラ84aとの間に配置されている。各第1押圧部111のC2方向側の側面には、第1ローラ84aと当接(押圧)可能な第1当接面113が形成されている。各第1押圧部111のC1方向側の面には、第1被摺接面114が形成されている。第1被摺接面114は、前方X2に向かうに従ってC1方向側に向かうように構成されており、対応するセパレータ100によって摺接される。
各第2押圧部121は、対応するセパレータ100と第2ローラ84bとの間に配置されている。各第2押圧部121のC1方向側の側面には、第2ローラ84bと当接(押圧)可能な第2当接面123が形成されている。各第2押圧部121のC2方向側の面には、第2被摺接面124が形成されている。第2被摺接面124は、前方X2に向かうに従ってC2方向側に向かうように構成されており、対応するセパレータ100によって摺接される。
セパレータ100は、第1押圧部111および第2押圧部121と係合可能である。セパレータ100の前方X2の端部は、前方X2に向かうにしたがって幅狭となるくさび部101を含む。くさび部101は、C2方向側の側面に設けられた第1摺接面101aと、C1方向側の側面に設けられた第2摺接面101bとを含む。第1摺接面101aは、第1被摺接面114に摺接(係合)可能であり、第2摺接面101bは、第2被摺接面124に摺接(係合)可能である。
第1摺接面101aは、前方X2に向かうにしたがってC1方向に向かう傾斜面である。第2摺接面101bは、前方X2に向かうにしたがってC2方向に向かう傾斜面である。この実施形態では、第1摺接面101aおよび第2摺接面101bは、球面の一部のような局面に形成されているが、第1摺接面101aおよび第2摺接面101bは、平坦な傾斜面に形成されていてもよい。
セパレータ100は、後方X1へ最も変位した第1位置(図4に実線で示すセパレータ100の位置)と前方X2へ最も変位した第2位置(図4に二点鎖線で示すセパレータ100の位置)との間で移動可能である。ステアリング装置1は、セパレータ100が第1位置にあるときに入力軸6と出力軸7とが連結された連結状態となり、セパレータ100が第2位置にあるときに入力軸6と出力軸7との連結が解除された連結解除状態となる。
詳しくは、コイル91が通電されると、可動部材95が電磁力によって前方X2へ移動する。これにより、可動部材95のフランジ部95bに伝達部材97の環状部97aが押圧されて伝達部材97が前方X2へ移動する。そして、伝達部材97の複数の伝達ピン97bの先端に押圧されて作動部材96の複数のセパレータ100が前方X2へ移動する。これにより、複数のセパレータ100は、前方X2へ変位されて第2位置(図4で二点鎖線で示す位置)に配置される。
各セパレータ100が第2位置へ向けて前方X2へ変位されると、セパレータ100の第1摺接面101aが、第1押圧部111をC2方向側に押圧しながら、第1押圧部111の第1被摺接面114を摺動する。これにより、第1押圧部111がC2方向側に移動する。また同時に、セパレータ100の第2摺接面101bが、第2押圧部121をC1方向側に押圧しながら、第2押圧部121の第2被摺接面124を摺動する。これにより、第2押圧部121がC1方向側に移動する。その結果、第1押圧部材110がセパレータ100に対してC2方向に回動するとともに、第2押圧部材120がセパレータ100に対してC1方向に回動する。すなわち、第1押圧部材110と第2押圧部材120とは、互いに反対向きの所定の方向に回動される。
セパレータ100に対する第1押圧部材110のC2方向の回動に伴って、各第1押圧部111がC2方向側に移動する。その結果、各第1押圧部111の第1当接面113が弾性部材87の付勢力に抗して対応する第1ローラ84aをC2方向側に向かって押圧するから、各第1ローラ84aがC2方向側に移動する。これにより、図6に示すように、各第1ローラ84aと外輪82との間に隙間S1が形成される。つまり、各第1ローラ84aと外輪82との係合が外れる。
また、セパレータ100に対する第2押圧部材120のC1方向の回動に伴って、各第2押圧部121がC1方向側に移動する。その結果、各第2押圧部121の第2当接面123が弾性部材87の付勢力に抗して対応する第2ローラ84bをC1方向側に向かって押圧するから、各第2ローラ84bがC1方向側に移動する。これにより、図6に示すように、各第2ローラ84bと外輪82との間に隙間S2が形成される。つまり、各第2ローラ84bと外輪82との係合が外れる。
したがって、ステアリング装置1は、連結解除状態になる。本実施形態とは異なり、連結解除状態において、ローラ84aおよびローラ84bと内輪81との間に隙間が形成されて、ローラ84aおよびローラ84bと内輪81との係合が外れるように構成されていてもよい。
そして、コイル91に対する通電が解除されると、可動部材95は、コイル91によって吸引されなくなるため、後方X1へ移動する。そのため、可動部材95による押圧から伝達部材97が解除され、伝達部材97の複数の伝達ピン97bによる押圧から作動部材96が解除される。
そして、コイル91に対する通電が解除されると、可動部材95は、コイル91によって吸引されなくなるため、後方X1へ移動する。そのため、可動部材95による押圧から伝達部材97が解除され、伝達部材97の複数の伝達ピン97bによる押圧から作動部材96が解除される。
また、第1押圧部111および第2押圧部121は、セパレータ100による押圧から解除され、第1押圧部111および第2押圧部121による押圧からローラ対84が解除される。そのため、第1ローラ84aと対応する第2ローラ84bとが弾性部材87の付勢力によって互いに離反する方向に移動される。第1ローラ84aは、C1方向側へ移動され、対応する第2ローラ84bは、C2方向側へ移動される。その結果、ローラ対84と外輪82とが係合し、再び入力軸6と出力軸7とが連結された連結状態となる。
同時に、第1押圧部111および第2押圧部121によって押圧されて複数のセパレータ100が後方X1へ移動する。これにより、複数のセパレータ100は、後方X1へ変位されて第1位置(図4で実線で示す位置)に配置される。
本実施形態によれば、ツーウェイクラッチ80は、コイル91が生じさせる電磁力によって作動されて、入力軸6と出力軸7との連結/連結解除を切り換えることができる。
本実施形態によれば、ツーウェイクラッチ80は、コイル91が生じさせる電磁力によって作動されて、入力軸6と出力軸7との連結/連結解除を切り換えることができる。
ツーウェイクラッチ80は、ウォームホイール26の中央円板部52と径環部53とによって囲まれ、中央円板部52の前方X2に生じた空間54に配置されており、コイル91は、径環部53の外周面を取り囲むように配置されている。したがって、ツーウェイクラッチ80およびコイル91ひいては電磁クラッチ90を配置するスペースを軸方向Xに抑制することができる。
また、ウォームホイール26よりも前方X2において、ツーウェイクラッチ80およびコイル91を配置するスペースが抑制されることによって、ツーウェイクラッチ80およびコイル91と、チルトブラケット37、チルト中心軸38および固定ブラケット39との干渉を避けることができる。そのため、チルトブラケット37、チルト中心軸38および固定ブラケット39を、クラッチ機構8を設けていないステアリング装置と同じ配置で設けることができる。したがって、チルト調整における調整範囲を変更する必要がないため、クラッチ機構8を設けていないステアリング装置と同様にチルト調整を行うことができる。
また、ウォームホイール26よりも後方X1において、ツーウェイクラッチ80およびコイル91を配置するスペースが抑制されることによって、ハウジング30を後方X1に長くすることを避けることができる。そのため、テレスコ調整時のロアーコラム36に対するアッパーコラム35の摺動距離を十分に確保することができる。したがって、クラッチ機構8を設けていないステアリング装置と同様にテレスコ調整を行うことができる。
チルト調整およびテレスコ調整をこれまで通り行うことができるので、操舵感の悪化を抑制することができるし、ステアリング装置1の汎用性の向上を図ることができる。
また、インターミディエイトシャフト10や車両に搭載されるその他の部品(インパネリンフォースやステアリングサポートメンバー等)を設計変更する必要がないので、車両全体の低コスト化を図ることもできる。
また、インターミディエイトシャフト10や車両に搭載されるその他の部品(インパネリンフォースやステアリングサポートメンバー等)を設計変更する必要がないので、車両全体の低コスト化を図ることもできる。
また、コイル91は、集磁環93によって少なくとも径方向Rの外方から覆われている。これにより、コイル91で発生する磁束の外部への漏れを抑制することができる。また、本実施形態のように集磁環93が軸方向Xの両側からもコイル91を覆っている場合は、コイル91で発生する磁束の外部への漏れを一層抑制できる。
また、伝達部材97が非磁性体で設けられている場合は、コイル91で発生する磁束の外部への漏れをより一層抑制することができる。また、伝達部材97が磁性体で設けられている場合であっても、コイル91で発生する磁束は、可動部材95および伝達部材97以外の磁性体を通らないので、ECU等の電子機器への影響を抑制できる。
また、伝達部材97が非磁性体で設けられている場合は、コイル91で発生する磁束の外部への漏れをより一層抑制することができる。また、伝達部材97が磁性体で設けられている場合であっても、コイル91で発生する磁束は、可動部材95および伝達部材97以外の磁性体を通らないので、ECU等の電子機器への影響を抑制できる。
また、ツーウェイクラッチ80では、ローラ対84が内輪81および外輪82の双方に係合した状態から、第1押圧部材110および第2押圧部材120を互いに反対向きの所定の方向に回動させることにより、すなわち、第1押圧部材110をC2方向に向けて回動させ、かつ第2押圧部材120をC1方向に向けて回動させることにより、ローラ対84が互いに接近する方向に移動させられる。これにより、内輪81および外輪82の少なくとも一方に対するローラ対84の係合が外れた状態になり、入力軸6と出力軸7との連結が解除される。逆に、第1押圧部材110および第2押圧部材120による押圧からローラ対84を解除すると、ローラ対84が互いに離反する方向に弾性的に付勢される。これにより、ローラ対84が内輪81および外輪82の双方に係合し、入力軸6と出力軸7とが連結される。このように、ステアリング装置1では、ツーウェイクラッチ80によって、入力軸6と出力軸7とを簡単に連結/連結解除することができる。
また、ウォームホイール26の中央円板部52の挿通孔52aに挿通された伝達部材97は、コイル91からの駆動力に応じて中央円板部52よりも後方X1で軸方向Xに沿って移動する可動部材95の動作を、空間54に配置された作動部材96に伝達する。作動部材96は、可動部材95の動作が伝達されることによって軸方向Xに沿って移動し、ツーウェイクラッチ80を作動させることができる。したがって、ステアリング装置1では、複雑な機構を設けることなくツーウェイクラッチ80およびコイル91を所望の位置に配置することができる。すなわち、ツーウェイクラッチ80を空間54に配置し、コイル91を径環部53の外周面を取り囲むように配置することができる。よって、ツーウェイクラッチ80およびコイル91ひいては電磁クラッチ90を配置するスペースを軸方向Xに一層抑制することができる。
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内において種々の変更が可能である。
1…ステアリング装置、2…操舵部材、6…入力軸、7…出力軸、26…ウォームホイール、51…歯部、52…中央円板部、52a…挿通孔、53…径環部、54…空間、80…ツーウェイクラッチ、81…内輪、82…外輪、84…ローラ対、85…くさび空間、87…弾性部材、91…コイル、93…集磁環、95…可動部材、96…作動部材、97…伝達部材、110…第1押圧部材、120…第2押圧部材、A…転舵機構、C…周方向、R…径方向、X…軸方向、X1…後方、X2…前方
Claims (4)
- 操舵部材からの操舵力が入力される入力軸と、
前記入力軸に対して相対回転可能に設けられ、転舵機構に連結された出力軸と、
前記入力軸と結合されたウォームホイールと、
前記入力軸と前記出力軸とを連結/連結解除可能なクラッチと、
前記クラッチが前記入力軸と前記出力軸とを連結/連結解除するための駆動力を生じさせるコイルとを含み、
前記ウォームホイールは、前記入力軸に結合された中央円板部と、前記中央円板部の周縁から前記操舵部材側とは反対側へ突出する径環部とを有し、
前記クラッチは、前記中央円板部と前記径環部とによって囲まれ、前記中央円板部よりも前記反対側に生じた空間に配置され、
前記コイルは、前記径環部の外周面を取り囲むように配置されていることを特徴とする、ステアリング装置。 - 前記コイルを少なくとも前記径方向外方から覆う集磁環を含むことを特徴とする、請求項1に記載のステアリング装置。
- 前記ウォームホイールは、前記中央円板部を貫通する挿通孔を有し、
前記駆動力に応じて、前記中央円板部よりも前記操舵部材側で前記入力軸の軸方向に沿って移動可能な可動部材と、
前記空間に配置され、前記軸方向への移動によって前記クラッチを作動させる作動部材と、
前記挿通孔に挿通され、前記可動部材の動作を前記作動部材に伝達する伝達部材とを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載のステアリング装置。 - 前記クラッチは、
前記入力軸に設けられた内輪と、
前記ウォームホイールの径環部に設けられ、前記内輪に相対回転可能に設けられた外輪と、
前記内輪の外周と前記外輪の内周とによって形成されるくさび空間に、前記内輪の周方向に並んで配置されるローラ対と、
前記ローラ対の間に設けられ、前記ローラ対を互いに離反する方向に弾性的に付勢する弾性部材と、
前記入力軸に相対回転可能に設けられ、互いに反対向きの所定の方向に回動されることにより、前記弾性部材による付勢に抗して、前記ローラ対を互いに接近する方向に押圧する一対の押圧部材とを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のステアリング装置。
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