JP5316144B2 - 伝達比可変装置 - Google Patents
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Description
<車両用操舵装置の概要>
図1に示すように、車両用操舵装置において、ステアリングホイール11が固定されたステアリングシャフト12は、ラックアンドピニオン機構13を介してラック軸14に連結されている。詳述すると、ステアリングシャフト12は、自在継手15a,15bを介して、コラムシャフト16、インターミディエイトシャフト17及びピニオンシャフト18が連結されてなる。また、ラックアンドピニオン機構13は、ピニオンシャフト18のラック軸14側の端部に形成されたピニオン歯18aとラック軸14側に形成されたラック歯14aとが噛合されてなる。そしてステアリング操作に伴うステアリングシャフト12の回転運動は、ラックアンドピニオン機構13によりラック軸14の往復直線運動に変換される。このラック軸14の往復直線運動が当該ラック軸14の両端に連結されたタイロッド19を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪20の舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。
伝達比可変装置25は、これら入力軸41及び出力軸42の間に設けられる差動機構としての波動歯車機構45、及び当該波動歯車機構45を駆動するモータ46からなる。波動歯車機構45及びモータ46は、入力軸41及び出力軸42の軸線方向において並設されている。波動歯車機構45は、モータ46と、アッパーハウジング33の上部開口付近に設けられた軸受43との間に設けられている。
モータ46は、中空状のモータ軸47を有するブラシレスモータが採用されている。このモータ46のステータ48はアッパーハウジング33の内周面に固定されている。すなわち、ステータ48は、非回転部材であるアッパーハウジング33(ピニオンハウジング31)に対して相対回転不能に設けられている。モータ軸47にはアッパーハウジング33の内部に突出された出力軸42が挿通されている。この出力軸42の上端部はアッパーハウジング33の上端部の近傍位置(軸受43の近傍に対応する位置)まで延設された状態で、波動歯車機構45の出力側となる部位に作動連結されている。
図3及び図8に示すように、波動歯車機構45は、モータ軸47に外嵌固定される楕円状のウェーブジェネレータ(波動発生器)61、当該ウェーブジェネレータ61の外周に装着されるフレクスプライン62、当該フレクスプライン62の外周側に配設される円筒状の2つのサーキュラスプライン63,64を備えてなる。両サーキュラスプライン63,64はそれぞれ両端が開口した円筒状に形成されるとともに、モータ軸47に対して同軸状に且つその軸線方向において上下に並んで設けられている。以下の説明では、下側のものをステータ側のサーキュラスプライン63、上側のものをドリブン側のサーキュラスプライン64という。
次に、アダプタシャフト65及びその周辺部分の構成について詳細に説明する。
図4に示すように、アダプタシャフト65は、出力軸42(第1の軸部材51)が圧入嵌合される筒状の嵌合部71と、その下部側の開口端縁の全周にわたって形成されたフランジ部72とが一体形成されてなる。また、図5に示されるように、このフランジ部72の上面には円環板状の張出部73が当該フランジ部72の外周よりも外側に張り出すように形成されている。この張出部73の外径は、ドリブン側のサーキュラスプライン64の外径と同じ、もしくは若干小径とされている。そしてさらに、フランジ部72の外周面には、直方体状の2つの係合突部74,74が互いに反対方向へ突設されている。これら係合突部74,74の上部は張出部73の下面に連続している。またこれら係合突部74,74は、ドリブン側のサーキュラスプライン64の上端縁において、その径方向において互いに反対側に位置するように形成された2つの係合凹部75,75に収容可能とされている。これら係合突部74,74が係合凹部75,75に収容された状態において、係合突部74,74は、係合凹部75,75の互いに対向する2つの内側面に係合可能となる。すなわち、ドリブン側のサーキュラスプライン64の回転力は両係合突部74,74を介してアダプタシャフト65に伝達される。
さて、前述のように構成された伝達比可変装置25は、次のような手順で組み立てられる。すなわち、図2の左側に矢印で示されるように、まずトルクセンサ24、軸受45a,45b、及び出力軸42等をロアハウジング32に組み付けることにより単一の下部ユニットU1を構成する。またこれとは別に、モータ46、波動歯車機構45、入力軸41及び軸受43等をアッパーハウジング33に組み付けることにより単一の上部ユニットU2を構成する。そして次に、下部ユニットU1を治具台等に固定した状態で、当該下部ユニットU1の上方へ突出する出力軸42を上部ユニットU2に挿通する。すなわち、上部ユニットU2は出力軸42にその上方から挿通される。これに伴いモータ軸47には出力軸42が下方から挿通され、図7に示されるように、当該出力軸42の先端部はアダプタシャフト65における嵌合部71の下部開口に浅く挿入される。
このように、本例の伝達比可変装置25では、入力軸41の軸方向位置を固定するために、波動歯車機構45のドリブン側のサーキュラスプライン64に回転伝達可能に連結されるアダプタシャフト65に出力軸42が圧入される構成とされている。ここで、アダプタシャフト65とドリブン側のサーキュラスプライン64との嵌合部分にがたつきがある場合には、これらの間の回転伝達の際に接触音等が発生する等、波動歯車機構45の作動音の増大が懸念される。このため、当該作動音を抑制する観点から、アダプタシャフト65とドリブン側のサーキュラスプライン64とは圧入等により相互に完全固定することが好ましい。しかしこの場合には、前述の圧入作業に際して波動歯車機構45における噛み合い部分に不具合が生じるおそれがある。すなわち、伝達比可変装置25の組み立て公差などに起因して、アダプタシャフト65の軸心と、出力軸42の軸心とが一致しない状態で、前述の圧入作業が行われる場合が想定されるところ、この場合にはアダプタシャフト65、ひいてはこれを含む上部ユニットU2の軸心は、固定側となる下部ユニットU1の出力軸42の軸心に倣う。
そこでこうした懸念を払拭するべく、本実施の形態では、次のような構成を採用している。すなわち、アダプタシャフト65は、ドリブン側のサーキュラスプライン64に対してその半径方向へ相対変位可能とされている。具体的には、図6に示されるように、アダプタシャフト65のフランジ部72の外径D1は、ドリブン側のサーキュラスプライン64の内径D2に対して、わずかに小さく設定されている。このため、アダプタシャフト65及びドリブン側のサーキュラスプライン64を同軸状に保持した状態おいて、フランジ部72の外周面とドリブン側のサーキュラスプライン64の内周面との間には若干の隙間A1が形成される。また、アダプタシャフト65の回転方向における両係合突部74,74の幅W1は、ドリブン側のサーキュラスプライン64の回転方向における両係合凹部75,75の幅W2よりも小さく設定されている。このため、アダプタシャフト65及びドリブン側のサーキュラスプライン64を同軸状に保持した状態おいて、係合突部74の互いに反対側に位置する両外側面と、係合凹部75の互いに対向する両内側面との間には、隙間A2が形成される。この隙間A2が前述の隙間A1よりも大きくなるように、係合突部74の幅W1及び係合凹部75の幅W2は設定されている。
また、前述した両係合突部74,74にはそれぞれ弾性部材91が装着されている。図5の右上に拡大して示されるように、弾性部材91は、ゴム等の弾性体により中空の直方体状に一体形成されるとともに、その上面及びフランジ部72側の側面は連続するように開放されている。この弾性部材91の内形形状は、係合突部74の外径形状に対応して形成されている。具体的には、この弾性部材91は、係合突部74の下面に対応する長方形板状の底壁91a、当該底壁91aの上面における両長側縁部に立設された2つの側壁91b,91c、及びこれら側壁91b,91cの底壁91aに直交する方向へ延びる側縁部間を連結する連結壁91dを備えてなる。両側壁91b,91cの間隔、すなわち弾性部材91の内底面において両側壁91b,91cに直交する方向の長さは、係合突部74の幅W1(図6参照)とほぼ同じに設定されている。また、弾性部材91の内底面において、両側壁91b,91cに沿う方向の長さは、係合突部74のフランジ部72の外周面に対する突出長さとほぼ同じに設定されている。
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)ドリブン側のサーキュラスプライン64に対するアダプタシャフト65の径方向への相対変位を許容した。このため、前述した圧入作業に際してアダプタシャフト65の軸心が出力軸42の軸心に倣ったとしても、これに追従してドリブン側のサーキュラスプライン64が変位することはない。したがって、ドリブン側のサーキュラスプライン64の内歯と、フレクスプライン62の外歯との噛み合い状態は、前述した圧入の前後で変化することなく、圧入前の良好な噛み合い状態に維持される。ドリブン側のサーキュラスプライン64とフレクスプラインとの噛み合い部分に無理な力が加わることもない。
(6)前述した圧入作業時には、アダプタシャフト65を介してドリブン側のサーキュラスプライン64に押圧力Fが印加されることにより、係合突部74の底面及び係合凹部75の内底面には軸方向応力が集中することが懸念される。こうした応力集中は、係合突部74の底面と係合凹部75の内底面との間に介在される弾性部材91の底壁91aにより吸収緩和されるとともに、これら両面の接触による傷付き等が抑制される。
なお、前記実施の形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本例では、アダプタシャフト65の係合突部74に直方体状の弾性部材91を装着することにより、係合突部74と係合凹部75との接触音の発生を抑制するようにしたが、次のような構成を採用することも可能である。すなわち、図9に示されるように、アダプタシャフト65の外周面、正確には係合突部74を含めたフランジ部72の外周面に沿って環状の溝92を形成し、当該溝92に沿って異形Oリング93を装着する。この異形Oリングは、フランジ部72の外周面に対応する本体部93a及び両係合突部74に対応するU字状の異形部93bを備えてなる。そして、この異形Oリング93は、アダプタシャフト65の溝92に装着された状態において、当該溝92から若干はみ出る程度の外径とされている。こうした構成を採用した場合であれ、ドリブン側のサーキュラスプライン64に対するアダプタシャフト65の相対変位を許容しつつ、係合突部74と係合凹部75との接触音の発生が抑制される。これは、係合突部74と係合凹部75との間に異形Oリング93(正確には、異形部93b)のはみ出し部分が介在するからである。また、異形Oリング93のアダプタシャフト65への装着も簡単である。
・本例では、弾性部材91を係合突部74に装着したが、係合凹部75側に装着してもよい。このようにしても、本例と同様の効果を得ることができる。
次に、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
・前記入力軸にはステアリング操作による回転力が印加されること。
Claims (4)
- 入力軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして出力軸に伝達する差動機構として、中空状のモータ軸に一体回転可能に設けられる楕円状の波動発生器と、当該波動発生器の外周面に装着される柔軟性を有する筒状のフレクスプラインと、当該フレクスプラインの外周側且つ前記モータ軸と同軸状に重ねて配設されて前記波動発生器の外周面形状に倣って変形した楕円形のフレクスプラインの長軸部分で噛合する一対の円筒状のサーキュラスプラインとを備えてなる波動歯車機構を採用し、
第1のサーキュラスプラインには、前記モータ軸内に挿通された入力軸又は出力軸が圧入嵌合される円筒状のアダプタ部材が回転伝達可能に嵌合連結されるとともに、前記出力軸又は前記入力軸はその軸端に形成された拡径部の内部に前記波動歯車機構及び前記アダプタ部材を収容する態様で当該拡径部の内周面が第2のサーキュラスプラインの外周面に固定されてなる伝達比可変装置において、
前記アダプタ部材と前記第1のサーキュラスプラインとの嵌合部位に、これら両部材間の回転伝達状態を維持しつつ前記アダプタ部材の第1のサーキュラスプラインに対する径方向への相対変位を許容する隙間を形成するとともに、前記嵌合部位には弾性部材を配設してなる伝達比可変装置。 - 請求項1に記載の伝達比可変装置において、
前記嵌合部位は、前記第1のサーキュラスプラインに内嵌されるアダプタ部材の外周面に設けられた係合突部と、前記第1のサーキュラスプラインにおける前記第2のサーキュラスプラインと反対側の端面に設けられて前記係合突部と回転方向において係合する係合凹部とを含むとともに、これら係合突部及び係合凹部間の回転方向における係合関係を通じて前記アダプタ部材と前記第1のサーキュラスプラインとの間で回転伝達が行われるようにし、
前記第1のサーキュラスプラインの内周面と前記アダプタ部材の外周面との間、並びに前記係合突部と前記係合凹部との間にそれぞれ隙間を形成することにより前記アダプタ部材の第1のサーキュラスプラインに対する径方向への相対変位が許容されるとともに、前記弾性部材は、少なくとも前記係合突部と前記係合凹部との回転方向における隙間に介在されてなる伝達比可変装置。 - 請求項2に記載の伝達比可変装置において、
前記弾性部材は、前記係合突部と前記係合凹部の内底面との間にも介在されてなる伝達比可変装置。 - 請求項3に記載の伝達比可変装置において、
前記各弾性部材はゴムにより一体形成されることにより相互に連結されるとともに、前記係合突部又は前記係合凹部に一括して装着されてなる伝達比可変装置。
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