JP4672427B2 - 遊星ローラ駆動装置及び同装置を設置したステアリング装置 - Google Patents
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Description
特許文献2に示す従来例のステアリング装置は、ステアリング速度可変機構とパワーアシスト機構を1個の駆動モータと2組の電磁クラッチにより、車速に応じて選択的に駆動制御するので、両方の機構を併用することができない。
本発明は、ステアリングハンドル等の軸に直結した騒音が低いステアリング速度可変機構とパワーアシスト機構を一体に纏めて取付け構成を簡単容易化した遊星ローラ駆動装置と同装置を設置したステアリング装置を提供することを目的としている。
(1)第1の手段の遊星ローラ駆動装置は、ハウジング内に、キャリアを入力軸とし太陽ローラを出力軸とし、該キャリアに回転可能に設けられた遊星ローラと相対回転可能に内周側で接続されたローラリングを有する遊星ローラ増速機と、太陽ローラを入力軸としキャリアを出力軸とし、該キャリアに回転可能に設けられた遊星ローラと相対回転可能に内周側で接続されたローラリングを有する遊星ローラ減速機と、前記遊星ローラ増速機の出力軸と前記遊星ローラ減速機の入力軸を連結する継ぎ手と、を備え、前記遊星ローラ増速機又は遊星ローラ減速機のいずれか一方のローラリングが前記ハウジングに対して相対回転可能とされた遊星ローラ駆動装置において、ローラリング回転制御回路によって外部の環境条件に適応して制御され、前記遊星ローラ増速機又は遊星ローラ減速機の一方のローラリングを回転駆動するローラリング駆動機構と、前記遊星ローラ増速機の入力軸、又は前記遊星ローラ減速機の出力軸に遊星ローラ駆動装置の駆動トルクをアシストするトルクアシスト機構とを、前記ハウジングに一体に取付けたことを特徴とする。
(3)第3の手段の遊星ローラ駆動装置は、第2の手段の遊星ローラ駆動装置の前記トルクアシスト機構のモータ直結減速機の減速機は、動力伝達方向がウォームホイールからウォームへと通常の逆方向であってもロックしないウォームリード角度を有するウォーム減速機であることを特徴とする。
(5)第5の手段の遊星ローラ駆動装置は、第3及び第4の手段のトルクアシスト機構のモータ直結減速機のウォームの軸に、回転角度を検出するエンコーダを直結したことを特徴とする。
(6)第6の手段の車両ステアリング装置は、上記第1〜第5の手段の遊星ローラ駆動装置と、該遊星ローラ駆動装置の入力軸に取付けたステアリングハンドルと、該遊星ローラ駆動装置の出力軸に取付けた車両の舵取り機構とで構成されたことを特徴とする。
請求項4に係わる発明は上記第4の手段の遊星ローラ駆動装置であり、電流遮断時には電磁クラッチを解放し、アシスト駆動機構との結合を放してハンドル操作をすることができる。
請求項6に係わる発明は上記第6の手段の車両ステアリング装置であり、上記の第1〜第5の手段の遊星ローラ駆動装置の効果を共有するものであり、特にステアリングハンドルの回転トルクは摩擦ローラで伝達され、回転変速とパワーアシストはウォーム歯車を用いているので、ハンドル動作のとき騒音が抑えられ、また、摩擦ローラと歯車を併用しているのでローラ間の滑りを無くすことができ、ステアリングハンドルの基準位置の完全な復元ができる。
図1において、10は入力軸、11は出力軸である。20は、ほぼ筒形をしたハウジングで
あり、このハウジング20は前端壁を含む前蓋20a、前部ハウジング20b、後部ハウジング20c、後蓋20dよりなっている。前蓋20a、前部ハウジング20b、後部ハウジング20cと後蓋20dはボルトで結合されている。
前蓋20aと前部ハウジング20b内にはキャリア軸を入力軸とし、太陽軸を出力軸とする遊星ローラ増速機30と、この遊星ローラ増速機30の外側に配置されたパワーアシスト用のウォーム減速機(ウォームホイール56、ウォームギヤ57)が収納されている。また、後部ハウジング20cと後蓋20d内には、太陽軸を入力軸とし、キャリア軸を出力軸とする遊星ローラ減速機40と、この遊星ローラ減速機40の外側に配置されたウォーム変速機(ローラリング駆動機構)50とが収納されている。
遊星ピン32には遊星ローラ33がベアリングを介して回転自在に支えられ、この遊星ロ
ーラ33は、ローラ33aと一体に形成され同じ軸線に並ぶ歯車33bを備えた歯車付ローラとなっている。この歯車33bは、噛合する相手の歯車34bとのバックラッシュを積極的に大きくしてある。これは、過大なトルクがかからない常用状態では歯面が接触しないようにし、ローラ33aのみのスムーズな摩擦伝動を可能にするためである。このような歯車のバックラッシュは、この歯車33bと太陽ローラ35の歯車35bとの間、遊星ローラ減速機40側の遊星ローラ43の歯車とローラリング44の歯車との間、及び、遊星ローラ43の歯車と太陽ローラ45の歯車との間についても同様となっている。
4bは歯車33bと噛合う内歯車であり、両者でローラリング34を形成する。
ローラリング34は、外周部に外スプラインを備えており、前部ハウジング20bの内径
側に設けられた内スプラインに噛合っている。内リング34aと内歯車34bは、組立上の理由から分離可能な別体構造となっている。このような構成は、遊星ローラ減速機40のローラリング44にも採用されている。
また、ローラリング34は、外周部に設けられた外スプラインによって前部ハウジング20bとの相対回転運動を拘束されるが、半径方向には僅かに移動を許されて自由な弾性変形が可能となっている。これにより、前部ハウジング20bに締まり嵌めされたり、キーやピン止めされて局部的な剛性の変化を生じる従来の欠点を防止することができる。35は入力軸10と同心に中心部に配設された太陽ローラで、遊星ローラ33と同様にローラ35aと歯車35bを一体に備えており、前端部及び後端部にはジャーナル部35c及びスプラインシャフト35dがそれぞれ突設されている。
太陽ローラ35は、遊星ローラ33と、前側のジャーナル部35cを支持するベアリングによって回転自在に支持されている。
太陽ローラ35の後側に設けられたスプラインシャフト35dは、スプラインハブを形成するスリーブ継手36によって後述の遊星ローラ減速機40の太陽ローラ45と連結されている。
ウォームホイール56とウォームギヤ57の噛合せは、ウォームリード角度が大きいセルフロックが効かないものとし、パワーアシストモータ58の電力供給が遮断されたときでも、入力軸10は回転を可能にしている。
出力軸11は、キャリア11aの後方に設けられたジャーナル部を後蓋20dに設けたベアリングと、遊星ピン42、遊星ローラ43、ローラリング44、ウォームホイール51、とベアリングを介して位置する後部ハウジング20cとによって回転自在に支持されている。
ウォームホイール51の内径側はスプラインハブとなっていてローラリング44の外周部
に設けられた外スプラインと噛合している。
52はウォームホイール51と噛合する複リードウォームギヤで、入力軸は後部ハウジング20cに固設されたサーボモータからなる蛇角モータ55(図3を参照)と連結している。複リードウォームギヤ52は両端をベアリングで回転自在に支持されており、スラストは入力側に固定された対向する2個のアンギュラベアリングで受けられ、この2個のアンギュラベアリングの位置を調節して複リードウォームギヤ52とウォームホイール51との噛合クリアランスを最小に調整することができる。
太陽ローラ35と太陽ローラ45はスリーブ継ぎ手36により連結されているので、太陽ローラ45は太陽ローラ35と同じ回転で動力を遊星ローラ43に伝え、前記伝達経路と逆に遊星ローラ43、遊星ピン42を経て、減速されて出力軸11へ出力する。遊星ローラ33、ローラリング34及び太陽ローラ35のローラ径が、それぞれ、遊星ローラ43、ローラリング44及び太陽ローラ45のローラ径と同一であり、ウォーム変速機50のサーボモータ55が停止してローラリング44が固定のときは、入力軸10と出力軸11の回転比は1:1となる。
噛み合いのバックラッシを小さくできる複リードウォームギヤ52は、頻繁な回転方向の切り替えでも変速度の精度を低下させず、また、同ウォームギヤ52と直結する蛇角モータ55により駆動されているので、任意の変速比が得られる。
各ローラ33、34、35、43、44、45は、いずれもローラ径と同ピッチ径を有する歯車を併設しているので、ローラの摩擦力を超えるトルク負荷が加わったときでも、ローラ間のスリップを抑えることができ、入力軸10と出力軸11の間の、意図しない回転角のずれを防止することができる。
図2において、パワーアシスト機構のウォーム歯車56,57がセルフロックのリード角度を有しているとき、或いは、抵抗が大きく、入力軸10の操作が重いようなときには、遊星ローラ駆動装置7に示すような、電磁クラッチ60を設け、パワーアシストモータ58の供給電流が遮断されたとき、自動的に電磁クラッチ装置60がパワーアシストトルクを切り離すようにすることができる。
電磁クラッチ60は、キャリア65aのスプラインに係合して軸方向に移動可能な雌スプラインが内径に形成されているU字断面のリング形状の磁性体61、磁性体61に貼り付けてある摩擦板62、挟隔ハウジング20eに取付けられた電磁コイル63、磁性体61をウォームホイール66から離れる方向に戻すように設置され内径に星形の切り込みを設けた戻し板ばね64により構成される。
車両が走行しているとき、車両速度センサ71からの車両速度信号がコントローラ70に送られる。ハンドル2を操作すると舵角センサ74から舵角信号が、また、ハンドル2(入力軸10)に設置したトルクセンサ72から操作トルクが検出され、コントローラ70へ送られる。
10、65 入力軸
10a、65a キャリア
11 出力軸
11a キャリア
20 ハウジング
30 遊星ローラ増速機
35 太陽ローラ
36 スリーブ継手
40 遊星ローラ減速機
45 太陽ローラ
50 ウォーム変速機
51、56,66 ウォームホイール
52 複リードウォームギヤ
55 蛇角モータ
57 ウォームギヤ
58 パワーアシストモータ
60 電磁クラッチ
70 コントローラ
71 車両速度センサ
72 トルクセンサ
74 舵角センサ
73,75 エンコーダ
Claims (6)
- ハウジング内に、キャリアを入力軸とし太陽ローラを出力軸とし、該キャリアに回転可能に設けられた遊星ローラと相対回転可能に内周側で接続されたローラリングを有する遊星ローラ増速機と、太陽ローラを入力軸としキャリアを出力軸とし、該キャリアに回転可能に設けられた遊星ローラと相対回転可能に内周側で接続されたローラリングを有する遊星ローラ減速機と、前記遊星ローラ増速機の出力軸と前記遊星ローラ減速機の入力軸を連結する継ぎ手と、を備え、前記遊星ローラ増速機又は遊星ローラ減速機のいずれか一方のローラリングが前記ハウジングに対して相対回転可能とされた遊星ローラ駆動装置において、
ローラリング回転制御回路によって外部の環境条件に適応して制御され、前記遊星ローラ増速機又は遊星ローラ減速機の一方のローラリングを回転駆動するローラリング駆動機構と、
前記遊星ローラ増速機の入力軸、又は前記遊星ローラ減速機の出力軸に遊星ローラ駆動装置の駆動トルクをアシストするトルクアシスト機構とを、
前記ハウジングに一体に取付けたことを特徴とする遊星ローラ駆動装置。 - 前記遊星ローラ駆動装置のトルクアシスト機構は、モータ直結減速機と、外部の環境条件に対応してアシストトルクを調整し前記モータの出力を制御するアシストトルク制御回路とを備えていることを特徴とする請求項1の遊星ローラ駆動装置。
- 前記トルクアシスト機構のモータ直結減速機の減速機は、動力伝達方向がウォームホイールからウォームへと通常の逆方向であってもロックしないウォームリード角度を有するウォーム減速機であることを特徴とする請求項2の遊星ローラ駆動装置。
- 前記トルクアシスト機構のモータ直結減速機の減速機はウォーム減速機とし、該ウォーム減速機のウォームホイールと遊星ローラ駆動装置の動力伝導軸との間のアシスト動力伝達は、前記モータへの電流遮断時には動力伝達を解放するように構成された電磁クラッチを介して行われることを特徴とする請求項2の遊星ローラ駆動装置。
- 前記ウォーム減速機のウォームの軸に回転角度を検出するエンコーダを直結したことを特徴とする請求項3または請求項4の遊星ローラ駆動装置。
- 請求項1〜5の遊星ローラ駆動装置と、該遊星ローラ駆動装置の入力軸に取付けたステアリングハンドルと、該遊星ローラ駆動装置の出力軸に取付けた車両の舵取装置とで構成されたことを特徴とする車両ステアリング装置。
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