JP4015483B2

JP4015483B2 - Variable transmission ratio steering device

Info

Publication number: JP4015483B2
Application number: JP2002185497A
Authority: JP
Inventors: 雅善中川; 博英鈴木; 弘恒鈴木; 長谷川　　功; 常雄田中; 彰一庄野; 壮弘谷中; 守弘松田
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: JP2004026022A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵ハンドルの操舵角と転舵系の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図５に示すように、特開２０００−２１１５４１号公報記載の伝達比可変操舵装置が知られている。この伝達比可変操舵装置は、ハウジング９０と、このハウジング９０と一体回転可能に設けられる入力軸９１と、ハウジング９０に回転可能に支承された出力軸９２と、ハウジング９０内に固定され、モータ軸９３ａを回転可能なモータ９３と、ハウジング９０内に設けられた波動歯車機構からなるギヤ機構９４と、ハウジング９０内に設けられたロック機構９５と、ハウジング９０外で入力軸９１と同軸に設けられたスパイラルケーブル装置９６とを備えている。
【０００３】
入力軸９１は図示しない等速ジョイントを介して図示しない操舵ハンドルに連結されており、操舵ハンドルの操舵角が入力軸９１に伝達されるようになっている。また、出力軸９２は図示しない等速ジョイントを介して図示しないピニオンに連結されており、ピニオンの回転が図示しないラックバーを平行移動するようになっている。こうして、出力軸９２は転舵系に転舵角を伝達する。
【０００４】
モータ９３はハウジング９０内に固定されるモータハウジング９３ｂを有している。モータハウジング９３ｂ内にはステータ９３ｃが固定されており、ステータ９３ｃ内にはステータ９３ｃによって回転駆動されるロータ９３ｄが設けられている。モータ軸９３ａは、ロータ９３ｄに固定され、ロータ９３ｄの両端で軸方向に突出されている。このモータ軸９３ａのスパイラルケーブル装置９５側の一端は、ハウジング９０にボール軸受９０ａを介して回転可能に支承されているとともに、ロック機構９５によりハウジング９０に固定可能になっている。他方、モータ軸９３ａの他端はギヤ機構９４に接続されている。
【０００５】
ギヤ機構９４は、モータ軸９３ａの他端が嵌入されてモータ軸９３ａと一体回転可能なウェーブジェネレータ９４ａを有している。このウェーブジェネレータ９４ａは、軸直角断面が楕円形状のカム９４１ａと、このカム９４１ａの外周に設けられたボール軸受９４２ａとからなる。ボール軸受９４２ａの内輪はカム９４１ａの外周に固定されており、ボール軸受９４２ａの外輪はボールを介して弾性変形可能である。ウェーブジェネレータ９４ａの外周にはボール軸受９４２ａの外輪と一体的に環状のフレクスプライン９４ｂが設けられている。フレクスプライン９４ｂの外周には外歯が形成されている。また、ハウジング９０内のモータ９３側には環状のステイサーキュラスプライン９４ｃが形成されている。ステイサーキュラスプライン９４ｃの内周にはフレクスプライン９４ｂの外歯と同数の内歯が形成され、これによりステイサーキュラスプライン９４ｃはフレクスプライン９４ｂと噛合している。さらに、ハウジング９０内の外側にはステイサーキュラスプライン９４ｃと隣接して環状のドライブサーキュラスプライン９４ｄが軸受メタル９０ｂを介して回転可能に支承されている。ドライブサーキュラスプライン９４ｄの内周にはフレクスプライン９４ｂの外歯より少ない歯数の内歯が形成され、これによりドライブサーキュラスプライン９４ｄもフレクスプライン９４ｂと噛合している。ドライブサーキュラスプライン９４ｄは可動フランジ９４ｅに固定され、可動フランジ９４ｅは出力軸９２に固定されている。
【０００６】
ロック機構９５は、モータ軸９３ａのスパイラルケーブル装置９５側の一端の外周に固定されたロックホルダ９５ａと、ハウジング９０に対して軸心と平行な枢軸回りで揺動可能に軸支され、駆動装置により駆動されるロックバー９５ｂとを有している。ロックホルダ９５ａの外周には複数のロック溝が凹設されており、ロックバー９５ｂの一端にはロック溝に係合可能な係合爪部が形成されている。
【０００７】
また、スパイラルケーブル装置９６は、図示しない車体に保持される筒状の筐体９６ａと、この筐体９６ａの内側に筐体９６ａに対して相対回転可能に設けられ、ハウジング９０外でハウジング９０に固定された内筒９６ｂとを有している。また、筐体９６ａと内筒９６ｂとの間には複数のリード線を絶縁被覆してなるフレキシブルフラットケーブル９６ｃが設けられており、このフレキシブルフラットケーブル９６ｃは、一端が内筒９６ｂに接続されて内筒９６ｂの周囲に巻回され、他端が筐体９６ａに接続されている。フレキシブルフラットケーブル９６ｃと接続されて内筒９６ｂから延出するリード線はモータ９３のステータ等に接続され、フレキシブルフラットケーブル９６ｃと接続されて筐体９６ａから延出するリード線は車体の図示しないバッテリ及びＥＣＵ（電子制御装置）にコネクタにより接続される。
【０００８】
この伝達比可変操舵装置では、ロックバー９５ｂの係合爪部がロックホルダ９５ａのロック溝と係合していない状態において、運転手が操舵ハンドルを操舵すると、入力軸９１を介してハウジング９０に操舵角が伝達される。この際、その操舵角に応じてモータ９３がロータ９３ｄを回転駆動する。ロータ９３ｄの回転はモータ軸９３ａを介してギヤ機構９４に伝達され、ここで減速されて出力軸９２が回転駆動される。
【０００９】
また、ロックバー９５ｂの係合爪部がロックホルダ９５ａのロック溝と係合している状態では、運転手が操舵ハンドルを操舵すると、入力軸９１を介してハウジング９０に操舵角が伝達されるとともに、モータ軸９３ａにも操舵角が伝達される。モータ軸９３ａの回転はギヤ機構９４に伝達され、出力軸９２が回転駆動される。
【００１０】
こうしてこの伝達比可変操舵装置では、非常時等に入力軸９１とモータ軸９３ａとをロック可能な状態としつつ、操舵角と転舵角との伝達比が可変された状態で転舵系に転舵角が伝達される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の伝達比可変操舵装置では、出力軸９２とドライブサーキュラスプライン９４ｄとの詳細が明らかでなかった。
【００１３】
このため、出力軸９２と一体の可動フランジ９４ｅとドライブサーキュラスプライン９４ｄとの固定を軸方向のボルトの締め付け及び平行ピンの圧入により行なうとすれば、ボルト及び平行ピンの部品点数の増加を生じるとともに、組付けに手間を要し、ひいては製造コストの高騰化を生じてしまう。
【００１４】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、ギヤ機構の機能を確保しつつ、製造コストの低廉化を実現することができる伝達比可変操舵装置を提供することを解決すべき課題としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の伝達比可変操舵装置は、ハウジングと、該ハウジングと一体回転可能に設けられ、操舵ハンドルの操舵角を伝達する入力軸と、該ハウジング内に固定され、モータ軸を回転可能なモータと、該ハウジングに回転可能に支承され、転舵系に転舵角を伝達する出力軸と、該ハウジング内で該モータ軸と該出力軸との間に設けられ、該モータ軸の回転角を増減して該出力軸に出力するギヤ機構とを備え、該操舵角と該転舵角との伝達比を可変する伝達比可変操舵装置において、
【００２１】
前記ギヤ機構は、該モータ軸と一体回転可能なウェーブジェネレータと、該ウェーブジェネレータの外周に設けられたフレクスプラインと、該ハウジング内に固定され、該フレクスプラインと噛合するステイサーキュラスプラインと、該出力軸に圧入され、該フレクスプラインと噛合するドライブサーキュラスプラインとを有する波動歯車機構であり、
該出力軸には径外方向に突出する凸部が形成され、該ドライブサーキュラスプラインには径外方向に凹設されて該凸部を圧嵌する凹部が形成され、
該凸部の付け根部分の周方向両側には、ぬすみが設けられていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の伝達比可変操舵装置では、ドライブサーキュラスプラインが出力軸に圧入されて、ギヤ機構が構成されている。このため、ボルトや平行ピンが不要になり、部品点数を削減することができる上、組付けが容易になる。
【００２３】
したがって、本発明の伝達比可変操舵装置によれば、ギヤ機構の機能を確保しつつ、製造コストを削減することができる。
【００２４】
本発明の伝達比可変操舵装置では、出力軸には径外方向に突出する凸部が形成され、ドライブサーキュラスプラインには径外方向に凹設されて該凸部を圧嵌する凹部が形成されている。ドライブサーキュラスプラインの全周面にわたって出力軸に圧入を行なうとすると、ドライブサーキュラスプラインが微小に変形し、ギヤ機構の機能が損なわれるおそれがある。これに対し、出力軸に形成された凸部とドライブサーキュラスプラインに凹設された凹部とでドライブサーキュラスプラインが出力軸に圧入されれば、ギヤ機構の機能が損なわれ難い。凸部は少なくとも２つであることが好ましい。これにより、両者の位置ズレを確実に防止できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
この伝達比可変操舵装置は、図１に示すように、ステアリング装置に用いられる。このテアリング装置は、車両の操舵ハンドル７０が入力軸としての上部ステアリングシャフト７１の上端に図示しない等速ジョイントを介して接続されている。また、上部ステアリングシャフト７１の下端と、出力軸としての下部ステアリングシャフト７２の上端とが伝達比可変操舵装置１を介して接続されている。
【００２７】
また、下部ステアリングシャフト７２の下端には図示しない等速ジョイントを介して図示しないピニオンが設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス７３内においてラック７４に噛合されている。ラック７４の両端にはそれぞれタイロッド７５の一端が接続されるとともに、各タイロッド７５の他端にはナックルアーム７６を介して転舵輪７７が接続されている。
【００２８】
さらに、上部ステアリングシャフト７１には操舵ハンドル７０の操舵角を検出する舵角センサ７８が設けられ、下部ステアリングシャフト７２には転舵輪７７の転舵角を検出する転舵角センサ７９が設けられている。これら舵角センサ７８及び転舵角センサ７９により検出された操舵ハンドル７０の操舵角及び転舵輪７７の転舵角はＥＣＵ８０に入力されるようになっている。ＥＣＵ８０には、車両速度を検出する車速センサ８１から出力される車両速度も入力されるようになっている。そして、ＥＣＵ８０は、伝達比可変操舵装置１に対して、この伝達比可変操舵装置１を制御するための制御信号を出力するようになっている。
【００２９】
伝達比可変操舵装置１を図２に拡大して示す。この伝達比可変操舵装置１は、一体に結合されているハウジング６〜８内に、ロック機構３、モータ４及びギヤ機構としての波動歯車機構５が設けられ、ハウジング６外にはスパイラルケーブル装置２が設けられている。そして、上部ステアリングシャフト７１の下端７１ａと、下部ステアリングシャフト７２の上端７２ａとが伝達比可変操舵装置１に接続されている。
【００３０】
ハウジング６の上部ステアリングシャフト７１側には筒状の嵌合部６ａが形成されている。この嵌合部６ａに上部ステアリングシャフト７１の下端７１ａが板バネ６ｂを介して嵌合されており、これによりハウジング６と上部ステアリングシャフト７１とが一体として回転するようになっている。
【００３１】
モータ４はハウジング７内に固定されるモータハウジング１０を有している。モータハウジング１０はモータハウジング本体１０ａとモータエンドプレート１０ｂとからなる。モータハウジング本体１０ａは、中央に軸孔１０ｃをもつカップ状をなし、ハウジング７に固定されている。このモータハウジング本体１０ａの上部ステアリングシャフト７１側には、モータハウジング本体１０ａの開口部を塞ぐようにモータエンドプレート１０ｂが固定されている。モータハウジング本体１０ａの内周面にはステータ１２が固定され、ステータ１２内にはステータ１２によって回転駆動されるロータ１４が設けられている。ロータ１４にはモータ軸１３が固定され、モータ軸１３はロータ１４の両端で軸方向に突出されている。また、モータ軸１３の一端１３ａはモータエンドプレート１０ｂとの間に設けたボール軸受１５により支承されており、モータ軸１３の他端１３ｂはモータハウジング本体１０ａの軸孔１０ｃとの間に設けたボール軸受１６により支承されている。これにより、モータ軸１３はモータハウジング本体１０ａ、ハウジング６〜８に対して同軸で回転可能になっている。このモータ軸１３のスパイラルケーブル装置２側の一端１３ａは、ロック機構３によりハウジング６〜８に固定可能になっている。他方、モータ軸１３の他端１３ｂは波動歯車機構５に接続されている。
【００３２】
波動歯車機構５は、モータ軸１３の他端１３ｂが嵌入されてモータ軸１３と一体回転可能なウェーブジェネレータ１７を有している。このウェーブジェネレータ１７は、軸直角断面が楕円形状のカム１７ａと、このカム１７ａの外周に設けられたボール軸受１７ｂとからなる。ボール軸受１７ｂの内輪はカム１７ａの外周に固定されており、ボール軸受１７ｂの外輪はボールを介して弾性変形可能である。ウェーブジェネレータ１７の外周にはボール軸受１７ｂの外輪と一体的に弾性変形可能な環状のフレクスプライン１９が設けられている。このフレクスプライン１９の外周には外歯１９ａが形成されている。
【００３３】
また、ハウジング７内のモータ４側には環状のステイサーキュラスプライン２０が固定されている。より詳細に説明すれば、図３に示すように、ハウジング７の内周面には径内方向に突出する３つの凸部７ａが形成され、ステイサーキュラスプライン２０の外周面には径内方向に３つの凹部２０ｂが凹設されている。そして、各凹部２０ｂが各凸部７ａを圧嵌することにより、ステイサーキュラスプライン２０がハウジング７に圧入されている。図２に示すように、ステイサーキュラスプライン２０の内周にはフレクスプライン１９の外歯１９ａより多い歯数の内歯２０ａが形成され、これによりステイサーキュラスプライン２０はフレクスプライン１９と噛合している。
【００３４】
さらに、ハウジング７内の下部ステアリングシャフト７２側にはステイサーキュラスプライン２０と隣接して環状のドライブサーキュラスプライン２１が軸受メタル７ａを介して回転可能に支承されている。より詳細に説明すれば、図４に示すように、下部ステアリングシャフト７２の上端７２ａには可動フランジ７２ｂが一体的に形成されている。この可動フランジ７２ｂには径外方向に突出する２つの凸部７２ｃが形成され、ドライブサーキュラスプライン２１には径方向に２つの凹部２１ｂが凹設されている。そして、各凹部２１ｂが各凸部７２ｃを圧嵌することにより、ドライブサーキュラスプライン２１が下部ステアリングシャフト７２に圧入されている。図２に示すように、ドライブサーキュラスプライン２１の内周にはフレクスプライン１９の外歯１９ａと同数の内歯２１ａが形成され、これによりドライブサーキュラスプライン２１もフレクスプライン１９と噛合している。また、モータハウジング本体１０ａと波動歯車機構５との間には保護プレート９が設けられている。
【００３５】
ロック機構３は、モータ軸１３のスパイラルケーブル装置２側の一端１３ａの外周に固定されたロックホルダ２４と、ハウジング６に対して軸心と平行な枢軸回りで揺動可能に軸支され、駆動装置により駆動されるロックバー２５とを有している。ロックホルダ２４の外周には複数のロック溝が凹設されており、ロックバー２５の一端にはロック溝に係合可能な係合爪部が形成されている。
【００３６】
また、スパイラルケーブル装置２は、図示しない車体に保持される筒状の筐体２６と、この筐体２６の内側に筐体２６に対して相対回転可能に設けられ、ハウジング６外でハウジング６に固定された内筒２７とを有している。また、筐体２６と内筒２７との間には複数のリード線を絶縁被覆してなるフレキシブルフラットケーブル２８が設けられており、このフレキシブルフラットケーブル２８は、一端が内筒２７に接続されて内筒２７の周囲に巻回され、他端が筐体２６に接続されている。フレキシブルフラットケーブル２８と接続されて内筒２７から延出するリード線はモータ４のステータ１２等に接続され、フレキシブルフラットケーブル２８と接続されて筐体２６から延出するリード線は車体の図示しないバッテリ及びＥＣＵ８０にコネクタにより接続される。
【００３７】
以上のように構成された伝達比可変操舵装置１では、ロックバー２５の係合爪部がロックホルダ２４のロック溝と係合していない状態において、運転手が操舵ハンドル７０を操舵すると、上部ステアリングシャフト７１を介してハウジング６〜８に操舵角が伝達される。ＥＣＵ８０は、この操舵角を舵角センサ７８より入力するとともに、車両速度を車速センサ８１より入力する。そして、ＥＣＵ８０は車両速度及び操舵角に基づき目標舵角の演算を行う。この目標舵角に基づいて、モータ４を制御する制御信号がＥＣＵ８０より伝達比可変操舵装置１に出力される。
【００３８】
ＥＣＵ８０より伝達比可変操舵装置１に出力された制御信号は、スパイラルケーブル装置２のスパイラルケーブル２８を介して、モータ４に送られる。そして、この制御信号に基づきステータ１２に通電され、これによりロータ１４が回転駆動される。この際、ステータ１２はモータハウジング本体１０ａ及びハウジング７に固定され、ロータ１４はモータ軸１３に固定されているため、モータ軸１３はハウジング６〜８に対して相対回転することとなる。
【００３９】
また、モータ軸１３の他端１３ｂはウェーブジェネレータ１７のカム１７ａに固定されているため、モータ軸１３とカム１７ａとは一体として回転する。カム１７ａは楕円状をなしており、カム１７ａが回転すると、ボール軸受１７ｂを介してフレクスプライン１９が楕円状に弾性変形する。この際、カム１７ａの長軸の両端部分では、フレクスプライン１９の外歯１９ａとステイサーキュラスプライン２０及びドライブサーキュラスプライン２１の内歯２０ａ、２１ａとは噛合し、短軸の両端部分では、外歯１９ａと内歯２０ａ、２１ａとは完全に離れた状態となっている。そして、フレクスプライン１９の外歯１９ａとステイサーキュラスプライン２０及びドライブサーキュラスプライン２１の内歯２０ａ、２１ａとの噛合する位置が周方向に順次移動していく。ここで、ドライブサーキュラスプライン２１の内歯２１ａの歯数とフレクスプライン１９の外歯１９ａの歯数とは同数にされているため、両者間に相対回転は発生しない。これに対し、ステイサーキュラスプライン２０の内歯２０ａはフレクスプライン１９の外歯１９ａより多い歯数にされているため、両者間に相対回転が発生する。つまり、カム１７ａが一回転すると、ステイサーキュラスプライン２０の内歯２０ａとフレクスプライン１９の外歯１９ａとの歯数の差の分だけ、両者間に相対回転が発生することとなる。また、ステイサーキュラスプライン２０はハウジング７内に固定されている。この結果、ドライブサーキュラスプライン２１はハウジング７に対して相対的に回転駆動されることとなる。
【００４０】
そして、波動歯車機構５のドライブサーキュラスプライン２１の回転により、下部ステアリングシャフト７２が回転する。こうして、上部ステアリングシャフト７１と下部ステアリングシャフト７２とを相対回転させ、操舵ハンドル７０の操舵角と転舵輪７７の転舵角とを変化させることができる。
【００４１】
また、転舵角センサ７９により検出された転舵輪７７の転舵角がＥＣＵ８０にフィードバックされ、確実に目標舵角に対応した転舵角を転舵輪７７に与えることができるようにしている。
【００４２】
また、ロックバー２５の係合爪部がロックホルダ２４のロック溝と係合している状態では、運転手が操舵ハンドル７０を操舵すると、上部ステアリングシャフト７１を介してハウジング６〜８に操舵角が伝達される。ところが、モータ軸１３はロック機構３により固定されているので、ロータ１４は回転せず、波動歯車機構５も働かないので、ハウジング６〜８に対して下部ステアリングシャフト７２は相対回転しない。
【００４３】
こうしてこの伝達比可変操舵装置１では、非常時等に上部ステアリングシャフト７１とモータ軸１３とをロック可能な状態としつつ、操舵角と転舵角との伝達比が可変された状態で転舵系に転舵角が伝達される。
【００４４】
この伝達比可変操舵装置１では、ステイサーキュラスプライン２０がハウジング７に圧入されて、波動歯車機構５が構成されている。このため、ボルトや平行ピンが不要になり、部品点数を削減することができる上、組付けが容易になる。また、この際、ステイサーキュラスプライン２０の外周面に凹設された３つの凹部２０ｂがハウジング７の内周面に形成された３つの凸部７ａを圧嵌している。そのため、ステイサーキュラスプライン２０の全周面にわたってハウジング７に圧入を行なった場合に比べ、ステイサーキュラスプライン２０の変形を防止できる。これにより、波動歯車機構５の機能が十分に確保される。
【００４５】
また、この伝達比可変操舵装置１では、ドライブサーキュラスプライン２１が下部ステアリングシャフト７２の可動フランジ７２ｂに圧入されて、波動歯車機構５が構成されている。このため、やはりボルトや平行ピンが不要になり、部品点数を削減することができる上、組付けが容易になる。また、この際、ドライブサーキュラスプライン２１に凹設された２つの凹部２１ｂが可動フランジ７２ｂに形成された２つの凸部７２ｃを圧嵌している。そのため、ドライブサーキュラスプライン２１の全周面にわたって可動フランジ７２ｂに圧入を行なった場合に比べ、ドライブサーキュラスプライン２１の変形を防止できる。これにより、やはり波動歯車機構５の機能が十分に確保される。
【００４６】
したがって、この伝達比可変操舵装置１によれば、波動歯車機構５の機能を確保しつつ、製造コストを削減することができる。
【００４７】
また、この伝達比可変操舵装置１では、ギヤ機構として波動歯車機構５を採用しているため、部品数を少なくでき、小型・軽量化を図ることができる。さらに、波動歯車機構５は歯１９ａ、２０ａ、２１ａ同士の接触面積が大きいため、高減速比・高効率・高精度・高トルクを得ることができるのみならず、バックラッシュを非常に小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の伝達比可変操舵装置に係るステアリング装置の構成図である。
【図２】実施形態の伝達比可変操舵装置の断面図である。
【図３】実施形態の伝達比可変操舵装置に係り、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】実施形態の伝達比可変操舵装置に係り、図２のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】従来の伝達比可変操舵装置の断面図である。
【符号の説明】
１…伝達比可変操舵装置
６、７、８…ハウジング
７０…操舵ハンドル
７１…入力軸（上部ステアリングシャフト）
７２…出力軸（下部ステアリングシャフト）
４…モータ
１０…モータハウジング
１２…ステータ
１３…モータ軸
１３ａ…一端
１３ｂ…他端
１４…ロータ
１５、１６…軸受（ボール軸受）
５…ギヤ機構（波動歯車機構）
１７…ウェーブジェネレータ
１９…フレクスプライン
２０…ステイサーキュラスプライン
２１…ドライブサーキュラスプライン
１９ａ…外歯
２０ａ、２１ａ…内歯
２０ｂ、２１ｂ…凹部
７ａ、７２ｃ…凸部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmission ratio variable steering apparatus that changes a transmission ratio between a steering angle of a steering wheel and a steering angle of a steering system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as shown in FIG. 5, a transmission ratio variable steering apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-211151 is known. The variable transmission ratio steering apparatus includes a housing 90, an input shaft 91 provided so as to be rotatable integrally with the housing 90, an output shaft 92 rotatably supported on the housing 90, and a motor shaft fixed to the housing 90. A motor 93 capable of rotating 93 a, a gear mechanism 94 including a wave gear mechanism provided in the housing 90, a lock mechanism 95 provided in the housing 90, and provided coaxially with the input shaft 91 outside the housing 90. And a spiral cable device 96.
[0003]
The input shaft 91 is connected to a steering handle (not shown) via a constant velocity joint (not shown) so that the steering angle of the steering handle is transmitted to the input shaft 91. The output shaft 92 is connected to a pinion (not shown) via a constant velocity joint (not shown) so that the rotation of the pinion translates a rack bar (not shown). Thus, the output shaft 92 transmits the turning angle to the turning system.
[0004]
The motor 93 has a motor housing 93 b fixed in the housing 90. A stator 93c is fixed in the motor housing 93b, and a rotor 93d that is rotationally driven by the stator 93c is provided in the stator 93c. The motor shaft 93a is fixed to the rotor 93d and protrudes in the axial direction at both ends of the rotor 93d. One end of the motor shaft 93a on the spiral cable device 95 side is rotatably supported by the housing 90 via a ball bearing 90a, and can be fixed to the housing 90 by a lock mechanism 95. On the other hand, the other end of the motor shaft 93a is connected to the gear mechanism 94.
[0005]
The gear mechanism 94 has a wave generator 94a in which the other end of the motor shaft 93a is fitted and can rotate integrally with the motor shaft 93a. The wave generator 94a includes a cam 941a having an elliptical cross section perpendicular to the axis, and a ball bearing 942a provided on the outer periphery of the cam 941a. The inner ring of the ball bearing 942a is fixed to the outer periphery of the cam 941a, and the outer ring of the ball bearing 942a can be elastically deformed via the ball. On the outer periphery of the wave generator 94a, an annular flexspline 94b is provided integrally with the outer ring of the ball bearing 942a. External teeth are formed on the outer periphery of the flexspline 94b. An annular stay circular spline 94c is formed on the motor 93 side in the housing 90. The same number of inner teeth as the outer teeth of the flex spline 94b are formed on the inner circumference of the stay circular spline 94c, whereby the stay circular spline 94c meshes with the flex spline 94b. Further, an annular drive circular spline 94d is rotatably supported on the outside of the housing 90 via a bearing metal 90b adjacent to the stay circular spline 94c. Inner teeth having a smaller number of teeth than the outer teeth of the flex spline 94b are formed on the inner periphery of the drive circular spline 94d, whereby the drive circular spline 94d is also engaged with the flex spline 94b. The drive circular spline 94d is fixed to the movable flange 94e, and the movable flange 94e is fixed to the output shaft 92.
[0006]
The lock mechanism 95 is supported by a lock holder 95a fixed to the outer periphery of one end of the motor shaft 93a on the spiral cable device 95 side, and is pivotally supported with respect to the housing 90 so as to be swingable about a pivot parallel to the axis. And a lock bar 95b driven by. A plurality of lock grooves are recessed in the outer periphery of the lock holder 95a, and an engaging claw portion that can be engaged with the lock groove is formed at one end of the lock bar 95b.
[0007]
The spiral cable device 96 is provided with a cylindrical casing 96a held by a vehicle body (not shown), and is provided inside the casing 96a so as to be relatively rotatable with respect to the casing 96a. And a fixed inner cylinder 96b. A flexible flat cable 96c is provided between the housing 96a and the inner cylinder 96b. The flexible flat cable 96c is formed by insulatingly coating a plurality of lead wires. One end of the flexible flat cable 96c is connected to the inner cylinder 96b. It is wound around the inner cylinder 96b and the other end is connected to the housing 96a. A lead wire connected to the flexible flat cable 96c and extending from the inner cylinder 96b is connected to a stator or the like of the motor 93, and a lead wire connected to the flexible flat cable 96c and extended from the housing 96a is a battery (not shown) of the vehicle body. And a connector connected to an ECU (electronic control unit).
[0008]
In this variable transmission ratio steering device, when the driver steers the steering wheel in a state where the engaging claw portion of the lock bar 95b is not engaged with the lock groove of the lock holder 95a, the driver 90 steers the steering wheel via the input shaft 91. Steering angle is transmitted. At this time, the motor 93 rotationally drives the rotor 93d according to the steering angle. The rotation of the rotor 93d is transmitted to the gear mechanism 94 via the motor shaft 93a, where it is decelerated and the output shaft 92 is rotationally driven.
[0009]
Further, in a state where the engaging claw portion of the lock bar 95b is engaged with the lock groove of the lock holder 95a, when the driver steers the steering wheel, the steering angle is transmitted to the housing 90 via the input shaft 91. At the same time, the steering angle is transmitted to the motor shaft 93a. The rotation of the motor shaft 93a is transmitted to the gear mechanism 94, and the output shaft 92 is rotationally driven.
[0010]
Thus, with this variable transmission ratio steering device, the input shaft 91 and the motor shaft 93a can be locked in an emergency or the like, while the transmission ratio between the steering angle and the turning angle is changed to the steering system. The rudder angle is transmitted.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional variable transmission ratio steering apparatus, details of the output shaft 92 and drive the circular spline 94d is not at or obvious.
[0013]
Therefore, if the fixation between the movable flange 94e and drive the circular spline 94d integral with the output shaft 92 is performed by press-fitting of the clamping and parallel pin in the axial direction of the bolt, resulting in increase in the number of parts of the bolt and parallel pin At the same time, it takes time to assemble, and as a result, the manufacturing cost increases.
[0014]
The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and solves the problem of providing a transmission ratio variable steering device capable of realizing a reduction in manufacturing cost while ensuring the function of a gear mechanism. It should be a challenge.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
A transmission ratio variable steering apparatus according to the present invention is provided with a housing, an input shaft that is integrally rotatable with the housing, transmits a steering angle of a steering handle, a motor that is fixed in the housing and can rotate a motor shaft, An output shaft that is rotatably supported by the housing and transmits a turning angle to a turning system, and is provided between the motor shaft and the output shaft in the housing, and increases or decreases a rotation angle of the motor shaft. And a gear mechanism that outputs to the output shaft, and a transmission ratio variable steering device that varies a transmission ratio between the steering angle and the turning angle.
[0021]
The gear mechanism includes a wave generator capable of rotating integrally with the motor shaft, a flex spline provided on an outer periphery of the wave generator, a stay circular spline fixed in the housing and meshing with the flex spline, and the output is pressed into the shaft, Ri wave gear mechanism der having a drive circular spline of the flexspline meshes,
The output shaft is formed with a convex portion that protrudes in the radially outward direction, and the drive circular spline is formed with a concave portion that is recessed in the radially outward direction to press-fit the convex portion,
A dullness is provided on both sides in the circumferential direction of the base portion of the convex portion .
[0022]
In the transmission ratio variable steering device of the present invention, a drive circular spline is press-fitted into the output shaft to constitute a gear mechanism. This eliminates the need for bolts and parallel pins, reduces the number of components, and facilitates assembly.
[0023]
Thus, by the transmission ratio variable steering apparatus of the present invention lever, while ensuring the function of the gear mechanism, it is possible to reduce the manufacturing cost.
[0024]
In the transmission ratio variable steering apparatus of the present invention, the output shaft is formed with a convex portion that protrudes radially outward, and the drive circular spline is formed with a concave portion that is recessed radially outward to press fit the convex portion. Tei Ru. If the output shaft is press-fitted over the entire circumferential surface of the drive circular spline, the drive circular spline may be slightly deformed and the function of the gear mechanism may be impaired. On the other hand, if the drive circular spline is press-fitted into the output shaft by the convex portion formed on the output shaft and the concave portion provided in the drive circular spline, the function of the gear mechanism is hardly impaired. It is preferable that there are at least two convex portions. Thereby, both position shift can be prevented reliably.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
This variable transmission ratio steering device is used in a steering device as shown in FIG. In this tearing device, a steering handle 70 of a vehicle is connected to an upper end of an upper steering shaft 71 as an input shaft via a constant velocity joint (not shown). Further, the lower end of the upper steering shaft 71 and the upper end of the lower steering shaft 72 as an output shaft are connected via the transmission ratio variable steering device 1.
[0027]
Further, a pinion (not shown) is provided at the lower end of the lower steering shaft 72 via a constant velocity joint (not shown), and the pinion is meshed with a rack 74 in the steering gear box 73. One end of each tie rod 75 is connected to each end of the rack 74, and a steered wheel 77 is connected to the other end of each tie rod 75 via a knuckle arm 76.
[0028]
Further, the upper steering shaft 71 is provided with a steering angle sensor 78 that detects the steering angle of the steering handle 70, and the lower steering shaft 72 is provided with a steering angle sensor 79 that detects the steering angle of the steered wheels 77. Yes. The steering angle of the steering handle 70 and the turning angle of the turning wheel 77 detected by the steering angle sensor 78 and the turning angle sensor 79 are input to the ECU 80. The ECU 80 also receives a vehicle speed output from a vehicle speed sensor 81 that detects the vehicle speed. The ECU 80 outputs a control signal for controlling the transmission ratio variable steering apparatus 1 to the transmission ratio variable steering apparatus 1.
[0029]
The transmission ratio variable steering device 1 is shown in an enlarged manner in FIG. The variable transmission ratio steering device 1 includes a lock mechanism 3, a motor 4, and a wave gear mechanism 5 as a gear mechanism in housings 6 to 8 that are integrally coupled, and a spiral cable device 2 outside the housing 6. Is provided. A lower end 71 a of the upper steering shaft 71 and an upper end 72 a of the lower steering shaft 72 are connected to the transmission ratio variable steering apparatus 1.
[0030]
A cylindrical fitting portion 6 a is formed on the upper steering shaft 71 side of the housing 6. A lower end 71a of the upper steering shaft 71 is fitted to the fitting portion 6a via a leaf spring 6b, so that the housing 6 and the upper steering shaft 71 rotate as a unit.
[0031]
The motor 4 has a motor housing 10 fixed in the housing 7. The motor housing 10 includes a motor housing body 10a and a motor end plate 10b. The motor housing body 10 a has a cup shape with a shaft hole 10 c at the center, and is fixed to the housing 7. A motor end plate 10b is fixed to the upper steering shaft 71 side of the motor housing body 10a so as to close the opening of the motor housing body 10a. A stator 12 is fixed to the inner peripheral surface of the motor housing body 10 a, and a rotor 14 that is rotationally driven by the stator 12 is provided in the stator 12. A motor shaft 13 is fixed to the rotor 14, and the motor shaft 13 protrudes in the axial direction at both ends of the rotor 14. One end 13a of the motor shaft 13 is supported by a ball bearing 15 provided between the motor end plate 10b and the other end 13b of the motor shaft 13 is provided between the shaft hole 10c of the motor housing body 10a. It is supported by a ball bearing 16. Thereby, the motor shaft 13 can rotate coaxially with respect to the motor housing main body 10a and the housings 6-8. One end 13 a of the motor shaft 13 on the spiral cable device 2 side can be fixed to the housings 6 to 8 by the lock mechanism 3. On the other hand, the other end 13 b of the motor shaft 13 is connected to the wave gear mechanism 5.
[0032]
The wave gear mechanism 5 has a wave generator 17 in which the other end 13 b of the motor shaft 13 is fitted and can rotate integrally with the motor shaft 13. The wave generator 17 includes a cam 17a having an elliptical cross section perpendicular to the axis, and a ball bearing 17b provided on the outer periphery of the cam 17a. The inner ring of the ball bearing 17b is fixed to the outer periphery of the cam 17a, and the outer ring of the ball bearing 17b can be elastically deformed via the ball. An annular flexspline 19 that can be elastically deformed integrally with the outer ring of the ball bearing 17 b is provided on the outer periphery of the wave generator 17. External teeth 19 a are formed on the outer periphery of the flex spline 19.
[0033]
An annular stay circular spline 20 is fixed on the motor 4 side in the housing 7. More specifically, as shown in FIG. 3, three convex portions 7a projecting radially inward are formed on the inner peripheral surface of the housing 7, and the outer peripheral surface of the stay circular spline 20 is radially inward. Three recesses 20b are provided. And each concave part 20b press-fits each convex part 7a, whereby the stay circular spline 20 is press-fitted into the housing 7. As shown in FIG. 2, inner teeth 20 a having a larger number of teeth than the outer teeth 19 a of the flex spline 19 are formed on the inner circumference of the stay circular spline 20, whereby the stay circular spline 20 meshes with the flex spline 19. .
[0034]
Further, an annular drive circular spline 21 adjacent to the stay circular spline 20 is rotatably supported on the side of the lower steering shaft 72 in the housing 7 via a bearing metal 7a. More specifically, as shown in FIG. 4, a movable flange 72 b is integrally formed on the upper end 72 a of the lower steering shaft 72. The movable flange 72b is formed with two convex portions 72c projecting radially outward, and the drive circular spline 21 is provided with two concave portions 21b in the radial direction. Each concave portion 21b press-fits each convex portion 72c, so that the drive circular spline 21 is press-fitted into the lower steering shaft 72. As shown in FIG. 2, the same number of inner teeth 21 a as the outer teeth 19 a of the flex spline 19 are formed on the inner circumference of the drive circular spline 21, and thus the drive circular spline 21 is also meshed with the flex spline 19. A protective plate 9 is provided between the motor housing body 10 a and the wave gear mechanism 5.
[0035]
The lock mechanism 3 is supported by a lock holder 24 fixed to the outer periphery of one end 13a of the motor shaft 13 on the spiral cable device 2 side, and is pivotally supported with respect to the housing 6 so as to be swingable about a pivot parallel to the axis. And a lock bar 25 driven by the apparatus. A plurality of lock grooves are formed in the outer periphery of the lock holder 24, and an engagement claw portion that can be engaged with the lock groove is formed at one end of the lock bar 25.
[0036]
The spiral cable device 2 is provided with a cylindrical casing 26 held by a vehicle body (not shown), and is provided inside the casing 26 so as to be relatively rotatable with respect to the casing 26. The inner cylinder 27 is fixed. In addition, a flexible flat cable 28 is provided between the housing 26 and the inner cylinder 27 by insulatingly coating a plurality of lead wires. One end of the flexible flat cable 28 is connected to the inner cylinder 27. It is wound around the inner cylinder 27 and the other end is connected to the casing 26. The lead wire connected to the flexible flat cable 28 and extending from the inner cylinder 27 is connected to the stator 12 of the motor 4 and the lead wire connected to the flexible flat cable 28 and extended from the housing 26 is not shown in the figure of the vehicle body. The battery and the ECU 80 are connected by a connector.
[0037]
In the transmission ratio variable steering apparatus 1 configured as described above, when the driver steers the steering handle 70 in a state where the engaging claw portion of the lock bar 25 is not engaged with the lock groove of the lock holder 24, A steering angle is transmitted to the housings 6 to 8 through the steering shaft 71. The ECU 80 inputs the steering angle from the steering angle sensor 78 and inputs the vehicle speed from the vehicle speed sensor 81. Then, the ECU 80 calculates a target rudder angle based on the vehicle speed and the steering angle. Based on this target steering angle, a control signal for controlling the motor 4 is output from the ECU 80 to the variable transmission ratio steering device 1.
[0038]
The control signal output from the ECU 80 to the variable transmission ratio steering device 1 is sent to the motor 4 via the spiral cable 28 of the spiral cable device 2. Then, the stator 12 is energized based on this control signal, whereby the rotor 14 is rotationally driven. At this time, since the stator 12 is fixed to the motor housing body 10a and the housing 7, and the rotor 14 is fixed to the motor shaft 13, the motor shaft 13 rotates relative to the housings 6-8.
[0039]
Since the other end 13b of the motor shaft 13 is fixed to the cam 17a of the wave generator 17, the motor shaft 13 and the cam 17a rotate as a unit. The cam 17a has an elliptical shape. When the cam 17a rotates, the flex spline 19 is elastically deformed into an elliptical shape via the ball bearing 17b. At this time, the outer teeth 19a of the flex spline 19 and the inner teeth 20a, 21a of the stay circular spline 20 and the drive circular spline 21 mesh with each other at both ends of the long shaft of the cam 17a, and the outer teeth at both ends of the short shaft. 19a and internal teeth 20a and 21a are completely separated. The positions where the external teeth 19a of the flex spline 19 and the internal teeth 20a and 21a of the stay circular spline 20 and the drive circular spline 21 are engaged sequentially move in the circumferential direction. Here, since the number of teeth of the inner teeth 21a of the drive circular spline 21 and the number of teeth of the outer teeth 19a of the flexspline 19 are the same, no relative rotation occurs between them. On the other hand, since the number of inner teeth 20a of the stay circular spline 20 is larger than the number of outer teeth 19a of the flexspline 19, relative rotation occurs between them. That is, when the cam 17a rotates once, relative rotation occurs between the inner teeth 20a of the stay circular spline 20 and the outer teeth 19a of the flex spline 19 by the difference in the number of teeth. The stay circular spline 20 is fixed in the housing 7. As a result, the drive circular spline 21 is driven to rotate relative to the housing 7.
[0040]
The lower steering shaft 72 is rotated by the rotation of the drive circular spline 21 of the wave gear mechanism 5. In this way, the upper steering shaft 71 and the lower steering shaft 72 can be relatively rotated to change the steering angle of the steering handle 70 and the turning angle of the steered wheels 77.
[0041]
Further, the turning angle of the turning wheel 77 detected by the turning angle sensor 79 is fed back to the ECU 80 so that the turning angle corresponding to the target steering angle can be given to the turning wheel 77 with certainty.
[0042]
Further, in a state where the engaging claw portion of the lock bar 25 is engaged with the lock groove of the lock holder 24, when the driver steers the steering handle 70, the steering angle is applied to the housings 6 to 8 via the upper steering shaft 71. Is transmitted. However, since the motor shaft 13 is fixed by the lock mechanism 3, the rotor 14 does not rotate and the wave gear mechanism 5 does not work, so the lower steering shaft 72 does not rotate relative to the housings 6 to 8.
[0043]
In this way, in this variable transmission ratio steering apparatus 1, the steering system can be operated in a state where the transmission ratio between the steering angle and the turning angle is variable while the upper steering shaft 71 and the motor shaft 13 can be locked in an emergency or the like. The turning angle is transmitted to.
[0044]
In this transmission ratio variable steering apparatus 1, the stay circular spline 20 is press-fitted into the housing 7 to constitute the wave gear mechanism 5. This eliminates the need for bolts and parallel pins, reduces the number of components, and facilitates assembly. At this time, the three concave portions 20 b that are recessed in the outer peripheral surface of the stay circular spline 20 press-fit the three convex portions 7 a that are formed in the inner peripheral surface of the housing 7. Therefore, the deformation of the stay circular spline 20 can be prevented as compared with the case where the entire circumferential surface of the stay circular spline 20 is press-fitted into the housing 7. Thereby, the function of the wave gear mechanism 5 is sufficiently ensured.
[0045]
Further, in the variable transmission ratio steering apparatus 1, the drive circular spline 21 is press-fitted into the movable flange 72 b of the lower steering shaft 72 to constitute the wave gear mechanism 5. This eliminates the need for bolts and parallel pins, reduces the number of parts, and facilitates assembly. At this time, the two concave portions 21b provided in the drive circular spline 21 are press-fitted into the two convex portions 72c formed in the movable flange 72b. Therefore, the deformation of the drive circular spline 21 can be prevented as compared with the case where the movable flange 72b is press-fitted over the entire circumferential surface of the drive circular spline 21. Thereby, the function of the wave gear mechanism 5 is sufficiently ensured.
[0046]
Therefore, according to this transmission ratio variable steering device 1, it is possible to reduce the manufacturing cost while ensuring the function of the wave gear mechanism 5.
[0047]
Further, since the variable transmission ratio steering apparatus 1 employs the wave gear mechanism 5 as a gear mechanism, the number of components can be reduced, and the size and weight can be reduced. Further, since the wave gear mechanism 5 has a large contact area between the teeth 19a, 20a, and 21a, not only can a high reduction ratio, high efficiency, high accuracy, and high torque be obtained, but also the backlash can be made extremely small.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a steering device according to a transmission ratio variable steering device of an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the transmission ratio variable steering apparatus according to the embodiment.
3 relates to the transmission ratio variable steering apparatus of the embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along arrows IV-IV in FIG. 2, according to the transmission ratio variable steering apparatus of the embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional variable transmission ratio steering apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transmission ratio variable steering apparatus 6, 7, 8 ... Housing 70 ... Steering handle 71 ... Input shaft (upper steering shaft)
72 ... Output shaft (lower steering shaft)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Motor 10 ... Motor housing 12 ... Stator 13 ... Motor shaft 13a ... One end 13b ... Other end 14 ... Rotors 15, 16 ... Bearing (ball bearing)
5 ... Gear mechanism (wave gear mechanism)
17 ... Wave generator 19 ... Flex spline 20 ... Stay circular spline 21 ... Drive circular spline 19a ... External teeth 20a, 21a ... Internal teeth 20b, 21b ... Concave portions 7a, 72c ... Convex portions

Claims

A housing, an input shaft that is integrally rotatable with the housing, transmits a steering angle of a steering handle, a motor that is fixed in the housing and that can rotate the motor shaft, and is rotatably supported by the housing; An output shaft that transmits a turning angle to the turning system, and a gear mechanism that is provided between the motor shaft and the output shaft in the housing, and that increases and decreases the rotation angle of the motor shaft and outputs it to the output shaft In a transmission ratio variable steering device that varies the transmission ratio between the steering angle and the turning angle,
The gear mechanism includes a wave generator capable of rotating integrally with the motor shaft, a flex spline provided on an outer periphery of the wave generator, a stay circular spline fixed in the housing and meshing with the flex spline, and the output is pressed into the shaft, Ri wave gear mechanism der having a drive circular spline of the flexspline meshes,
The output shaft is formed with a convex portion that protrudes in the radially outward direction, and the drive circular spline is formed with a concave portion that is recessed in the radially outward direction to press-fit the convex portion,
A transmission ratio variable steering apparatus, characterized in that a relief is provided on both sides in the circumferential direction of the base of the convex portion .