(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動側ローラと従動側ローラとの間にて、これらに夫々転接する中間ローラを介してトルク伝達を行わせる構成としたローラ伝動装置において、前記駆動側ローラ及び従動側ローラの一方又は両方の外周面に、軸方向の中央部から両側に向けてテーパ状に拡径するテーパ部を設け、前記中間ローラは、軸方向の一側から他側に向けて前記テーパ部と略等しい傾斜にて径方向に拡幅するくさび形断面を有する一対の環状ローラと、対向させた両環状ローラの間に介装され、これらを離反する向きに付勢する付勢手段とを備え、前記駆動側ローラ及び従動側ローラの一方に内周面を、他方に外周面を夫々転接せしめて、両ローラ間に浮動支持させてあることを特徴とするローラ伝動装置。
【請求項２】
ステアリング操作に応じて駆動されるモータの回転トルクを操舵軸に伝え、該操舵軸の動作に応じて行われる操舵を補助する構成とした電動パワーステアリング装置において、前記モータにより駆動される駆動側ローラと、前記操舵軸又はこれへの伝動軸と連動回転する従動側ローラと、これら夫々に転接する中間ローラとにより請求項１記載のローラ伝動装置を構成してあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動側から従動側へのトルク伝達を相互に転接して回転するローラを介して行わせるローラ伝動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
駆動軸と従動軸との間にてトルク伝達を行わせるための伝動装置の一形式として、駆動軸と連動回転する駆動側ローラと従動軸と連動回転する従動側ローラとを夫々の外周面において転接させ、この転接部における摩擦を利用してトルク伝達を行わせるローラ伝動装置が用いられている。
【０００３】
このローラ伝動装置は、広く用いられている歯車伝動装置と比較して、静粛な運転が可能であるという利点を有する反面、確実なトルク伝達を安定して行わせるためには、駆動側ローラと従動側ローラとの転接部に十分な予圧を与え、該転接部における滑りの発生を防止する手段が不可欠であるという問題がある。
【０００４】
前記予圧の付与は、直接的には、駆動軸及び従動軸の一方又は両方を他方に対して位置調節可能とし、駆動側ローラと従動側ローラとの軸間距離を調節することにより行い得るが、駆動軸及び従動軸を位置調節可能に構成することは難しい。そこで従来においては、駆動側ローラと従動側ローラとの間に、夫々に転接する予圧調節用の中間ローラを配し、この中間ローラを駆動側ローラ及び従動側ローラに対して位置調節可能とし、所望の予圧を付与する構成が広く採用されている。
【０００５】
図８は、予圧調節のための中間ローラを備える従来のローラ伝動装置の正面図である。本図に示す如く互いに平行をなして配された駆動軸１０と従動軸２０とには、駆動側ローラ１と従動側ローラ２とが一体回転可能に夫々支持されており、これらのローラ１，２の外周面は、適宜の間隔を隔てて対向させてある。駆動軸１０と従動軸２０との間には、両者の軸心を結ぶ直線から一側に適長ずらせた位置に、これらと平行をなして中間軸４０が配してあり、該中間軸４０に一体回転可能に支持された中間ローラ４が、駆動側ローラ１及び従動側ローラ２の外周面に転接させてある。
【０００６】
中間軸４０は、駆動軸１０及び従動軸２０の軸心に向けて移動可能に設けてあり、前記予圧の付与は、該中間軸４０を図中に白抜矢符にて示す如く移動させ、これに支持された中間ローラ４を駆動軸１０及び従動軸２０に夫々支持された駆動側ローラ１及び従動側ローラ２に押し付け、適宜の押し付けがなされた状態で中間軸４０の位置を固定する手順により行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の如く行われる予圧付与の手順においては、中間ローラ４を支持する中間軸４０の固定に際し、駆動側ローラ１及び従動側ローラ２への中間ローラ４の適正な押し付け状態を保つことが難しく、固定後における予圧の過不足が発生し易く、伝動効率の低下を招く等の問題があり、この問題を解消するため、中間軸４０の固定作業の間、前記押し付け状態を保つ治具を用いる等、煩雑な作業を強いられるという問題があった。
【０００８】
また、適正な予圧調整がなされた場合においても、この予圧が転接部の摩耗により低下することが避けられず、長期間に亘って所望の伝動効率を維持することが難しいという問題があった。
【０００９】
例えば、自動車の操舵を電動モータにより補助する構成とした電動パワーステアリング装置においては、操舵のための操舵軸に前記電動モータの回転を直接的又は間接的に伝えるための伝動系に、前述の如く運転音の静かなローラ伝動装置を用いることが切望されている。しかしながら、前述した伝動効率の悪化の問題があることから、操舵軸に加えられる操舵補助力が徐々に低下し、操舵感覚の悪化を招くという問題がある。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、駆動側ローラ及び従動側ローラと中間ローラとの予圧状態を、煩雑な調整作業を必要とすることなく長期に亘って良好に維持することができるローラ伝動装置を提供し、またこれを用いて静粛な運転が可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るローラ伝動装置は、駆動側ローラと従動側ローラとの間にて、これらに夫々転接する中間ローラを介してトルク伝達を行わせる構成としたローラ伝動装置において、前記駆動側ローラ及び従動側ローラの一方又は両方の外周面に、軸方向の中央部から両側に向けてテーパ状に拡径するテーパ部を設け、前記中間ローラは、軸方向の一側から他側に向けて前記テーパ部と略等しい傾斜にて径方向に拡幅するくさび形断面を有する一対の環状ローラと、対向させた両環状ローラの間に介装され、これらを離反する向きに付勢する付勢手段とを備え、前記駆動側ローラ及び従動側ローラの一方に内周面を、他方に外周面を夫々転接せしめて、両ローラ間に浮動支持させてあることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、駆動側ローラ及び従動側ローラの内の一方のローラに環状をなす中間ローラを遊嵌し、この中間ローラの内周面を前記一方のローラに転接させ、更に、前記中間ローラの外周面を他方のローラに転接させて、両者間での挾持により中間ローラを浮動状態に支持する。駆動側ローラ及び従動側ローラの一方又は両方の外周面には、軸方向の中央部から両側に向けて拡径するテーパ部を設け、また環状をなす中間ローラは、前記テーパ部と略等しい傾斜を有して径方向に拡幅するくさび形断面を有する一対の環状ローラと、対向させた両環状ローラを離反する向きに付勢する付勢手段とを備えて構成し、この中間ローラを駆動側ローラと従動側ローラとの間に前述の如く支持させたとき、付勢手段の付勢により一対の環状ローラが離反し、これの外周及び／又は内周のくさび面が、駆動側ローラ及び／又は従動側ローラのテーパ部に圧接されて、これらの間に十分な予圧が発生する。また両者の転接面に摩耗が生じた場合、前記付勢手段の付勢力により環状ローラが更に離反して前記圧接状態が確保され、予圧の不足が自動調整されて、長期に亘って適正な予圧状態が保たれる。
【００１３】
また本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング操作に応じて駆動されるモータの回転トルクを操舵軸に伝え、該操舵軸の動作に応じて行われる操舵を補助する構成とした電動パワーステアリング装置において、前記モータにより駆動される駆動側ローラと、前記操舵軸又はこれへの伝動軸と連動回転する従動側ローラと、これら夫々に転接する中間ローラとにより前述したローラ伝動装置を構成してあることを特徴とする。
【００１４】
この発明においては、前述の如く予圧の調整が不要であり、また、経時的な予圧の不足が自動調節されるローラ伝動装置を、操舵補助用の電動モータから操舵軸への伝動系に用い、静粛性に優れると共に、長期に亘って伝動効率の低下を来すことのないトルク伝達を実現する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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、本発明に係るローラ伝動装置の構成を示す正面図、図２は、同じく側面図である。
【００１６】
図示のローラ伝動装置は、図８に示す従来のローラ伝動装置と同様、駆動軸１０に支持された駆動側ローラ１と、従動軸２０に支持された従動側ローラ２との間にてトルク伝達を行わせるべく構成されたものである。駆動軸１０と従動軸２０とは、夫々の軸心回りでの回動自在に互いに平行をなして支持されており、駆動側ローラ１及び従動側ローラ２は、駆動軸１０及び従動軸２０の軸長方向に対応する位置に、一体回転可能に夫々取り付けてある。
【００１７】
駆動側ローラ１の外側には、図示の如く、環状をなす中間ローラ３が遊嵌されており、この中間ローラ３は、その内周面を駆動側ローラ１の外周面に、またその外周面を従動側ローラ２の外周面に夫々転接させ、両ローラ１，２間にて内外から挾持される態様に浮動支持されている。
【００１８】
図３は、駆動側ローラ１及びこれに遊嵌される中間ローラ３の断面図である。図示の如く中間ローラ３は、軸長方向に対向して配された一対の環状ローラ３０，３１を備えている。これらの環状ローラ３０，３１は、その内周面を軸方向の一側から他側に向けてテーパ状に拡径するくさび面３２，３３としたくさび形断面を有しており、この内周面の小径側を対向させて同軸上に位置決めされ、対向面間の周方向に介装された複数の押しばね（付勢手段）３４，３４…により、相互に離反する方向に付勢されつつ連結して構成されている。なお、押しばね３４，３４…の介装位置は、図１中に破線により示す如く、周方向に略等配をなして設定されている。
【００１９】
また以上の如き中間ローラ３が遊嵌される駆動側ローラ１の外周面には、図示の如く、幅方向の中央部から両側に向けてテーパ状に拡径するテーパ部１１，１２が設けてあり、前記環状ローラ３０，３１の内周のくさび面３２，３３の傾斜は、これらのテーパ部１１，１２の傾斜と略等しくしてある。なお中間ローラ３は、駆動側ローラ１の最大外径Ｄ１  よりも十分に大きい最小内径Ｄ２  を有するように寸法設定してあり、駆動側ローラ１の外側への中間ローラ３の遊嵌は、十分な余裕をもって行い得るようにしてある。
【００２０】
図４は、中間ローラ３と駆動側ローラ１及び従動側ローラ２との転接部の拡大断面図である。駆動側ローラ１の外側に遊嵌された中間ローラ３は、図示の如く、従動側ローラ２との対向部において、該従動側ローラ２と駆動側ローラ１との間に挾持され、図２に示す如く、両ローラ１，２間に浮動状態に支持されており、このとき、中間ローラ３を構成する一対の環状ローラ３０，３１の内周のくさび面３２，３３は、駆動側ローラ１の外周面に設けたテーパ部１１，１２に夫々転接し、円筒面とされた環状ローラ３０，３１の外周面は、同じく円筒面として構成された従動側ローラ２の外周面に転接する。
【００２１】
このような転接状態において、中間ローラ３を構成する一対の環状ローラ３０，３１は、両者間に介装された押しばね３４，３４…のばね力Ｆにより、図中に矢符にて示す如く、相互に離反する向きに付勢されており、駆動側ローラ１の外周面に設けたテーパ部１１，１２と従動側ローラ２の外周面との間に形成されたくさび状の隙間内に押し込まれようとする。
【００２２】
これにより、環状ローラ３０，３１内周のくさび面３２，３３は、夫々に転接する駆動側ローラ１のテーパ部１１，１２に対し、また環状ローラ３０，３１の外周面は、これに転接する従動側ローラ２の外周面に対し、前記ばね力Ｆの各転接面と直交する方向の分力により押し付けられ、駆動側ローラ１と従動側ローラ２とは、両者間に挾持された中間ローラ３を介して十分な予圧下にて転接することとなり、駆動側ローラ１から従動側ローラ２への確実なトルク伝達を安定して行わせることができる。
【００２３】
このような予圧は、前述した如く、中間ローラ３を外側に遊嵌させた駆動側ローラ１を、従動側ローラ２と対向する正規の位置に位置決めし、中間ローラ３の外周面を従動側ローラ２の外周面に転接させるという組み付け手順の実施により容易に得られるものであり、従来において必要であった予圧の調整作業が全く不要である。
【００２４】
また、駆動側ローラ１を支持する駆動軸１０と従動側ローラ２を支持する従動軸２０との間の軸間距離に寸法誤差が存在し、これにより両ローラ１，２間に形成されたくさび状の隙間に形状誤差が生じている場合においても、前記中間ローラ３を構成する環状ローラ３０，３１は、押しばね３４，３４…のばね力Ｆの作用により相互の離反距離を増減せしめて追随し、駆動側ローラ１及び従動側ローラ２への押し付け状態を保つから、前記予圧の付与は同様にして行われる。
【００２５】
以上の如き追随動作は、駆動側ローラ１及び従動側ローラ２と中間ローラ３との転接面が摩耗し、各ローラ間に隙間が発生した場合においても同様にして行われ、これにより、組み付け時に付与された予圧が保たれ、初期の伝動効率を長期に亘って維持することができ、確実なトルク伝達を行わせることができる。
【００２６】
図５及び図６は、本発明に係るローラ伝動装置の他の実施の形態を示す転接部近傍の拡大断面図である。図５においては、従動側ローラ２の外周面にテーパ部２１，２２が設けてあり、駆動側ローラ１に遊嵌された中間ローラ３は、従動側ローラ２と転接する外周面を前記テーパ部２１，２２と略等しい傾斜のくさび面３２，３３とした一対の環状ローラ３０，３１と、これらを離反方向に付勢する押しばね３４，３４…とを備えた構成となっている。
【００２７】
また図６においては、駆動側ローラ１及び従動側ローラ２の外周面に、夫々テーパ部１１，１２及びテーパ部２１，２２が設けてあり、中間ローラ３は、内外周の両面をくさび面３２，３３とした一対の環状ローラ３０，３１と、これらを離反方向に付勢する押しばね３４，３４…とを備えた構成となっている。
【００２８】
このような実施の形態においても、図４に示す実施の形態と同様に、駆動側ローラ１と従動側ローラ２とが中間ローラ３を介して十分な予圧下にて転接し、駆動側ローラ１から従動側ローラ２への確実なトルク伝達を安定して行わせることができる。更に中間ローラ３は、従動側ローラ２の外側に遊嵌せしめ、駆動側ローラ１との間での挾持により浮動支持する構成としてもよい。
【００２９】
図７は、以上の如く構成されたローラ伝動装置の電動パワーステアリング装置への適用例を示す一部破断正面図である。図において操舵軸としてのラック軸５は、図示しない車体の左右方向に延設された筒形をなすラックハウジングＨ１  の内部に軸長方向への摺動自在に支承されている。ラックハウジングＨ１  の両側に夫々突出するラック軸５の両端は、図示しない左右の操向車輪に各別のタイロッド５０，５０（片側のみ図示）を介して連結されており、ラックハウジングＨ１  内でのラック軸５の摺動が、前記タイロッド５０，５０を介して左右の操向車輪に伝達され、これらが操舵されるようになしてある。
【００３０】
ラックハウジングＨ１  の中途部には、これと軸心を交叉させた態様にピニオンハウジングＨ２  が連設されている。ピニオンハウジングＨ２  の内部には、その軸心回りでの回転自在にピニオン軸６が支承されている。図１においてピニオン軸６は、ピニオンハウジングＨ２  の上部への突出端のみが示してあり、該突出端を介して図示しないステアリングホイールに連結され、舵取りのためのステアリングホイールの操作に応じて軸回りに回転するようになしてある。
【００３１】
ピニオンハウジングＨ２  の内部に延設されたピニオン軸６の下部には、図示しないピニオンが一体的に形成してある。また、ラックハウジングＨ１  内に支承されたラック軸５には、ピニオンハウジングＨ２  との交叉位置を含めた適長に亘って、図示しないラック歯が形成され、ピニオン軸６の下部の前記ピニオンに噛合させてあり、ステアリングホイールの操作に伴うピニオン軸６の回転が、ピニオン及びラック歯の噛合によりラック軸５の軸長方向の摺動に変換され、該ラック軸５の両端に連結された左右の操向車輪が操舵されるラック・ピニオン式の舵取機構を構成している。
【００３２】
ラックハウジングＨ１  には、ピニオンハウジングＨ２  の連設部位から軸長方向に適長離隔した位置に、周方向の一か所に外向きに張り出す態様にモータ座５１が突設されており、操舵補助用のモータＭは、その軸心をラックハウジングＨ１  及びこれの内部のラック軸５と略平行として前記モータ座５１にフランジ固定されている。
【００３３】
図示の如くモータ座５１の内部は、ラックハウジングＨ１  の内部と連通する空洞部となっており、この空洞部内に突出する前記モータ５の出力軸には、駆動側ローラ１が嵌着固定され、該駆動側ローラ１の外側には、環状をなす中間ローラ３が遊嵌されている。
【００３４】
一方ラックハウジングＨ１  の内部には、前記モータ座５１の連設部位に対応させて回転筒８が収納されている。該回転筒８は、その一側に一体形成された４点接触玉軸受８０により、ラックハウジングＨ１  の内側に、これと同軸上での回転のみを許容して支持された円筒体であり、該回転筒８の内側には、前記ラック軸５の中途部が挿通されている。
【００３５】
このように支持された回転筒８の外側には、前記モータ座５１の連設部位と軸長方向に対応する位置に従動側ローラ２が一体形成されており、該従動側ローラ２は、モータ座５１の内側において駆動側ローラ１の外側に遊嵌された中間ローラ３の外周面に転接されている。
【００３６】
以上の構成において駆動側ローラ１は、図３に示す如く、その外周にテーパ部１１，１２を備えて構成され、同じく中間ローラ３は、内周面をくさび面としたくさび形断面を有する一対の環状ローラ３０，３１と、これらを離反する方向に付勢する押しばね３４，３４…を備えて構成されており、これらと、中間ローラ３の外周面に転接する従動側ローラ２とにより、本発明に係るローラ伝動装置が構成されている。
【００３７】
而して前記回転筒８には、操舵に応じて駆動されるモータＭの回転が、駆動側ローラ１、中間ローラ３及び従動側ローラ２を介して伝達されることとなり、該回転筒８は、４点接触玉軸受８０による拘束位置を保ち、ラックハウジングＨ１  の内部においてラック軸５と同軸上にて従動回転せしめられる。
【００３８】
このとき、駆動側ローラ１と従動側ローラ２との間では、中間ローラ３の前述した動作により適正な予圧が付与されるから、従動軸としての回転筒８には駆動軸としての前記モータＭの出力軸の回転トルクが、長期に亘って確実に、しかも安定して伝達される。このことは、駆動側ローラ１及びこれに遊嵌された中間ローラ３と共に、前記モータＭをモータ座５１の所定位置に固定する単純な組み付け作業を行うことにより、予圧調整のための煩雑な作業を必要とせずに実現され、組み立て工数の削減が可能となる。
【００３９】
以上の如く回転する回転筒８の他側端面には、周方向に略等配をなして複数の送りローラ７，７…が取り付けてあり、これらは、同側に突出するラック軸５の外周面に転接させてある。これらの送りローラ７，７…は、回転筒８の軸心に対して周方向同向きに等しい角度だけ傾斜した各別の支軸７０，７０…により回転自在に枢支されている。
【００４０】
これにより、前記モータＭからの伝動により回転筒８が回転した場合、該回転筒８に取り付けられた送りローラ７，７…が、ラック軸５の外周面上にて、各別の支軸７０，７０…と直交する螺旋状の軌跡に沿って転動し、ラック軸５は、各送りローラ７との転接部に、夫々の転動軌跡に沿って作用する摩擦力の軸方向分力により押圧されて軸長方向に摺動することとなり、前述の如く行われる操舵がモータＭの回転トルクにより補助される。
【００４１】
なお、回転筒８の回転をラック軸５の摺動に変換する機構は、以上の構成に限るものではなく、ボールねじ機構等の他の運動変換機構を用いてもよい。また本発明に係るローラ伝動装置は、図７に示す如きラック・ピニオン式の舵取機構に限らず、他の形式の舵取機構においても同様に適用可能であることはいうまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係るローラ伝動装置においては、くさび形断面を有し対向させた一対の環状ローラを、付勢手段により離反方向に付勢してなる中間ローラを用い、これを駆動側ローラ又は従動側ローラに遊嵌し、両ローラにより内外から挾持して浮動支持すると共に、駆動側ローラ及び／又は従動側ローラの外周面に設けたテーパ部に前記環状ローラのくさび面を転接させた構成としたから、環状ローラの内外周面が付勢手段の付勢により駆動側ローラ及び従動側ローラの外周面に夫々圧接し、適正な予圧が付与されることとなり、また転接面に摩耗が生じた場合においても、中間ローラを構成する一対の環状ローラが付勢手段の付勢により更に離反して前記圧接状態が確保され、適正な予圧状態が保たれることとなり、駆動側ローラから従動側ローラへの確実なトルク伝達を、長期に亘って安定して行わせることができる。
【００４３】
また本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用のモータの回転トルクを操舵軸に伝達する伝動系に前述したローラ伝動装置を用いたから、静粛性に優れると共に、長期に亘って高い伝動効率が維持されるトルク伝達が、煩雑な予圧調整作業を必要とすることなく実現でき、組み立て工数の削減と信頼性の向上とが併せて達成される等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るローラ伝動装置の構成を示す正面図である。
【図２】本発明に係るローラ伝動装置の構成を示す側面図である。
【図３】駆動側ローラ及び中間ローラの断面図である。
【図４】中間ローラと駆動側ローラ及び従動側ローラとの転接部の拡大断面図である。
【図５】本発明に係るローラ伝動装置の他の実施の形態を示す転接部近傍の拡大断面図である。
【図６】本発明に係るローラ伝動装置の他の実施の形態を示す転接部近傍の拡大断面図である。
【図７】本発明に係るローラ伝動装置の電動パワーステアリング装置への適用例を示す一部破断正面図である。
【図８】予圧調節のための中間ローラを備えた従来のローラ伝動装置の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１  駆動側ローラ
２  従動側ローラ
３  中間ローラ
５  ラック軸
７  送りローラ
８  回転筒
１０  駆動軸
１１，１２  テーパ部
２０  従動軸
２１，２２  テーパ部
３０，３１  環状ローラ
３２，３３  くさび面
３４  押しばね
Ｍ  モータ
【図１】
0003632114.tif 000002
【図２】
0003632114.tif 000003
【図３】
0003632114.tif 000004
【図４】
0003632114.tif 000005
【図５】
0003632114.tif 000006
【図６】
0003632114.tif 000007
【図７】
0003632114.tif 000008
【図８】
0003632114.tif 000009