JP2008024059A

JP2008024059A - 車両用操舵装置

Info

Publication number: JP2008024059A
Application number: JP2006196146A
Authority: JP
Inventors: Kyosuke Yamanaka; 亨介山中; Shiro Nakano; 史郎中野; Daisuke Maeda; 大輔前田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-02-07
Also published as: CN101108629A; EP1880918A2; US7665572B2; US20080017435A1

Abstract

【課題】第１歯部及び第２歯部を有する遊星歯車の加工工程数を低減できるとともに、第１歯部及び第２歯部の周方向の位相ずれをなくすることができ、また、歯幅方向の全長を短くすることができる車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】操舵部材の操舵角度と、舵取機構２の転舵角度との角度比を変更するための角度比可変機構Ａを備え、該角度比可変機構Ａは、操舵軸１に連なる第１の太陽歯車４と、舵取機構２に連なる第２の太陽歯車５と、第１及び第２の太陽歯車４，５に噛合する第１歯部６１及び第２歯部６２を歯幅方向に離隔して有し、第１歯部６１及び第２歯部６２が鍛造により一体成形されている遊星歯車６とを有する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は操舵部材の操舵角度と、左右の操向輪を転舵させる舵取機構の転舵角度との角度比を変更するための角度比可変機構を備える車両用操舵装置に関する。

車両用操舵装置が備える角度比可変機構は、ステアリングホイール等の操舵部材に連なる第１の太陽歯車と、第１の太陽歯車と同軸上に配置され、舵取機構に連なる第２の太陽歯車と、第１の太陽歯車に噛合する第１の遊星歯車と、第２の太陽歯車に噛合し、第１の遊星歯車と一体に回転する第２の遊星歯車と、第１及び第２の遊星歯車を公転及び自転が自在に支持するキャリアと、該キャリアを回転させる電動モータとを備え、ステアリングホイールの操作により、第１の太陽歯車、第１の遊星歯車及び第２の遊星歯車を経て第２の太陽歯車を回転させ、また、電動モータの駆動によりキャリアを経て第２の太陽歯車を増速回転させ、操舵角度と転舵角度との角度比を変更することができるように構成されている（例えば、特許文献１。）。また、第１及び第２の遊星歯車は回転中心に開設されている軸孔に連結軸を圧入することにより一体に結合されている。

角度比可変機構を備える車両用操舵装置において、切削加工により形成された第１及び第２の遊星歯車の一端同士を突合せ、この突合せ部を溶接することにより第１及び第２の遊星歯車を一体に結合したものも知られている。図４は第１及び第２の遊星歯車１００，１０１が溶接により結合される過程を示す説明図である。大径部及び該大径部に連なる小径部を有する歯車素体１００ａ，１０１ａが成形型により成形され（図４(a) ）、ホブ盤により歯車素体１００ａ，１０１ａの大径部に歯切加工が行われ（図４(b) ）、次に焼入れの熱処理加工が行われ、中心部に軸孔が開設され（図４(c) ）、夫々の歯面が研磨された後、二つの遊星歯車１００，１０１の小径部同士が突合わされ、この突合部が溶接される（図４(d) ）。そして、夫々の遊星歯車１００，１０１の軸孔に軸体が圧入される。
特開２００５−３４３２０５号公報

ところが、特許文献１のように第１及び第２の遊星歯車が連結軸により結合されるものにあっては、別工程で歯切り加工を行う必要があり、しかも、第１及び第２の遊星歯車の周方向の位相合わせが難しく、改善策が要望されていた。

また、歯切りされた二つの遊星歯車が溶接により結合されるものにあっては、二つの歯車素体の成形工程、二つの歯切り工程、熱処理工程、軸孔加工工程、研磨工程、溶接工程が必要であるため、加工工程数が多く、遊星歯車のコスト、ひいては車両用操舵装置のコストが高くなるという問題があった。また、遊星歯車に加わる溶接時の熱により前記結合箇所に歪が発生し、第１及び第２の遊星歯車の周方向の位相にずれが発生することになり、第１の太陽歯車及び第１の遊星歯車の噛合部のバックラッシュ量と、第２の太陽歯車及び第２の遊星歯車の噛合部のバックラッシュ量との差が増加することになるという問題があった。また、第１及び第２の遊星歯車の小径部を比較的長くして溶接に必要な空間を確保する必要があるため、遊星歯車の歯幅方向の全長が長くなり、大形化するという問題もあった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は遊星歯車の加工工程数を低減できるとともに、周方向の位相ずれをなくすることができ、また、歯幅方向の全長を短くすることができる車両用操舵装置を提供することにある。

第１発明に係る車両用操舵装置は、操舵部材の操舵角度と、舵取機構の転舵角度との角度比を変更するための角度比可変機構を備える車両用操舵装置において、前記角度比可変機構は、前記操舵部材に連なる第１の太陽歯車と、前記舵取機構に連なる第２の太陽歯車と、該第１及び第２の太陽歯車に噛合する第１歯部及び第２歯部を歯幅方向に離隔して有し、該第１歯部及び第２歯部が鍛造により一体成形されている遊星歯車とを備えることを特徴とする。

第２発明に係る車両用操舵装置は、前記第１歯部及び第２歯部は歯幅方向の夫々の端縁から中央に向けて鍛造されてなることを特徴とする。

第１発明及び第２発明にあっては、遊星歯車の第１歯部及び第２歯部は鍛造により一体に成形されているため、遊星歯車の加工工程数を低減でき、遊星歯車のコスト、ひいては車両用操舵装置のコストを低減できる。しかも、鍛造により一体に成形されているため、第１歯部及び第２歯部の周方向の位相ずれをなくすることができ、第１及び第２の太陽歯車との噛合部のバックラッシュ量を均等化することができ、バックラッシュによる音鳴りを低減できる。また、第１歯部及び第２歯部の間の非歯部を短縮することができるため、遊星歯車の歯幅方向の全長を短くすることができ、遊星歯車を小形化、ひいては遊星歯車を有する車両用操舵装置を小形化できる。また、第１歯部及び第２歯部の歯面を加圧硬化することができるため、焼入れの熱処理を省くことができる。また、加圧硬化されている歯面は、切削加工されている歯面に比べて円滑になっているため、噛合部の歯面同士が摺動するときの摺動音を低減できる。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る車両用操舵装置の構成を示す模式図、図２は図１のII−II線の断面図である。

この車両用操舵装置は、上端にステアリングホイール（操舵部材）が結合される操舵軸１と、ピニオン２１及び該ピニオン２１に噛合するラック歯２２ａを有し、その軸長方向への移動を可能とした転舵軸２２を備える舵取機構２の前記ピニオン２１が他端に結合される伝動軸３の上端と操舵軸１の下端との間に、操舵軸１の操舵角度と、舵取機構２の転舵角度との角度比を変更するための角度比可変機構Ａを備え、操舵軸１の操舵により転舵軸２２の両端部に支持された操向輪Ｂ，Ｂを転舵することができるように構成されている。

角度比可変機構Ａは、操舵軸１の下端に設けられる第１の太陽歯車４と、第１の太陽歯車４と同軸上に配置され、且つ伝動軸３の上端に設けられる第２の太陽歯車５と、第１の太陽歯車４に噛合する第１歯部６１及び第２の太陽歯車５に噛合する第２歯部６２を有する複数の遊星歯車６と、該遊星歯車６を公転及び自転が自在に支持するキャリア７と、該キャリア７の外周部に設けられた外歯体８と、該外歯体８の歯に噛合する第１の駆動歯車９を有し、キャリア７を回転させるアクチュエータとしての差動用の電動モータ１０とを備える。

また、車両用操舵装置は、操舵軸１の途中に設けられた伝動歯車１１と、該伝動歯車１１に噛合する第２の駆動歯車１２を有し、操舵軸１に加わるトルクを変更させるアクチュエータとしてのトルク変更用の電動モータ１３とを備える。

操舵軸１及び伝動軸３は静止部材に軸受を介して回転自在に支持されており、第１及び第２の太陽歯車４，５が同軸上で対向している。操舵軸１の外周りには、操舵軸１に加わるトルクを検出するためのトルクセンサ（図示せず）が設けられており、また、トルクセンサが検出したトルク等に基づいて電動モータ１０，１３の駆動回路１０ａ，１３ａを制御する制御部１４が設けられている。

遊星歯車６は平歯の第１歯部６１と、平歯の第２歯部６２とを歯幅方向へ離隔して配置されており、第１歯部６１及び第２歯部６２の歯数が異なる。この遊星歯車６は第１歯部６１に対応する第１成形部を有する第１鋳型Ｃと、第２歯部６２に対応する第２成形部を有する第２鋳型Ｄとにより冷間鍛造される。

図３は遊星歯車６の加工方法を示す説明図である。遊星歯車６の冷間鍛造は、線材を所定の長さに切断することにより形成された歯車素体６ａ（図３(a) ）を、荒打用の第１鋳型Ｃと荒打用の第２鋳型Ｄとの間に配置し（図３(b) ）、第２鋳型Ｄを複数回上下運動させて打撃し、歯車素体６ａの両端側に第１歯部６１、第２歯部６２を鍛造する。この後、仕上打用の第１鋳型Ｃ１及び第２鋳型Ｄ１により第１歯部６１及び第２歯部６２を仕上鍛造する（図３(c) ）。鍛造された遊星歯車６は焼入れの熱処理が行われた後、穿孔機により中心部に軸孔６３が開設される（図３(d) ）。この軸孔６３には両端が外部に突出する軸体１５が圧入される。尚、第１鋳型Ｃ，Ｃ１の第１成形部及び第２鋳型Ｄ，Ｄ１の第２成形部は抜き勾配がある。従って、第１歯部６１及び第２歯部６２の歯面、歯先面及び歯底面は前記抜き勾配に対応して中心軸線に対し僅かに勾配している。
また、焼入れの熱処理は必要に応じておこなえばよく、省略することも可能である。

キャリア７は操舵軸１の外周部に針状ころ軸受を介して回転が自在に嵌合支持される円板状の第１板部７ａと、伝動軸３の外周部に針状ころ軸受を介して回転が自在に嵌合支持される円板状の第２板部７ｂと、第１板部７ａ及び第２板部７ｂの外周部をボルト等の連結手段により連結する連結筒部７ｃとを有しており、該連結筒部７ｃの外周部に複数の歯を有する環状の外歯体８が一体に設けられている。

第１板部７ａ及び第２板部７ｂの回転中心部には第１の嵌入孔７１が設けられており、回転中心部と偏倚し、周方向へ二等配された位置には二つの第２の嵌入孔７２，７２が設けられている。第１の嵌入孔７１には針状ころ軸受を介して操舵軸１が嵌入されており、第２の嵌入孔７２，７２には針状ころ軸受を介して遊星歯車６の軸体１５の両端部が嵌入されている。

以上のように構成された車両用操舵装置は、ステアリングホイールにより操舵軸１が回転操作されることにより第１の太陽歯車４、遊星歯車６の第１歯部６１及び第２歯部６２、第２の太陽歯車５を経て伝動軸３が回転する。また、制御部１４から駆動回路１０ａに出力される指令信号により差動用の電動モータ１０が駆動されることにより、第１の駆動歯車９、外歯体８を経てキャリア７が回転し、遊星歯車６の第１歯部６１、第２歯部６２、第２の太陽歯車５を経て伝動軸３が増速回転し、操舵軸１の操舵角度と、舵取機構２の転舵角度との角度比が変更される。

伝動軸３の増速回転等により、操舵軸１に加わるトルクが所定値より変わるとき、操舵軸１に加わるトルク等に応じて制御部１４から駆動回路１３ａに出力される指令信号によりトルク変更用の電動モータが駆動され、操舵軸１に加わるトルクを所定値に維持することができる。

また、遊星歯車６の第１歯部６１及び第２歯部６２は冷間鍛造により一体に成形されているため、遊星歯車６の加工工程数を低減できる。鍛造された第１歯部６１及び第２歯部６２の歯面は加圧硬化しているため、焼入れの熱処理を省くことができる。また、加圧硬化されている歯面は円滑になっており、しかも、第１歯部６１及び第２歯部６２の間の非歯部の長さを、溶接で結合されたものに比べて短くすることができるため、歯面及び前記非歯部を目視することにより鍛造により成形された遊星歯車であるか、切削により形成された遊星歯車であるかの判別を容易にできる。

尚、以上説明した実施の形態では平歯の第１歯部６１及び第２歯部６２を有する遊星歯車６を備える構成としたが、その他、第１歯部６１及び第２歯部６２の歯は斜歯であってもよい。

本発明に係る車両用操舵装置の構成を示す模式図である。図１のII−II線の断面図である。本発明に係る車両用操舵装置の遊星歯車の加工方法を示す説明図である。従来の車両用操舵装置の遊星歯車が溶接により結合される過程を示す説明図である。

符号の説明

１操舵軸、２舵取機構、４第１の太陽歯車、５第２の太陽歯車、６遊星歯車、６１第１歯部、６２第２歯部、Ａ角度比可変機構

Claims

操舵部材の操舵角度と、舵取機構の転舵角度との角度比を変更するための角度比可変機構を備える車両用操舵装置において、前記角度比可変機構は、前記操舵部材に連なる第１の太陽歯車と、前記舵取機構に連なる第２の太陽歯車と、該第１及び第２の太陽歯車に噛合する第１歯部及び第２歯部を歯幅方向に離隔して有し、該第１歯部及び第２歯部が鍛造により一体成形されている遊星歯車とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
前記第１歯部及び第２歯部は歯幅方向の夫々の端縁から中央に向けて鍛造されてなる請求項１記載の車両用操舵装置。