(57)【要約】  【課題】  操舵増減軸の回転が停止した場合の操舵を容易にする。  【解決手段】  可変操舵角機構１の差動歯車装置１０を、第１のかさ歯車１５の軸を入力軸１１とし、同軸上にある第２のかさ歯車１６ａの軸を操舵角増減軸１４とし、かさ歯車１５、１６と噛合するかさ歯車１７ａの軸１８を回転可能に支持している差動歯車箱１３の軸を出力軸１２とする。かさ歯車１６ａ、１５を１５歯／４５歯のように歯車比を１：３とし、かさ歯車１７ａを３０歯としてかさ歯車１６ａ、１５と噛合させる。入出力軸１１，１２は同方向に回転する。舵角増減軸１４が停止した場合、入出力軸１１、１２の回転速度比は、１：０．７５となる。従来、舵角増減軸が停止した場合、出力軸は入力軸の操舵角の半分しか回転しないが、入出力軸１１、１２の回転速度比が１：０．７５となるので、低速で旋回半径を小さくしてターンする時のハンドル操作角が小さくて済む。  【選択図】  図１
2006231933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のかさ歯車の軸を入力軸、この軸上に設けられた第２のかさ歯車の軸を舵角増加減軸、差動歯車箱の軸を出力軸とした差動歯車装置を用いた可変操舵角機構において、
前記第１のかさ歯車と第２のかさ歯車は、第２のかさ歯車と第１のかさ歯車の歯車比が１：１．５〜１：４に形成され、
前記第１かさ歯車と第２のかさ歯車に噛合する差動かさ歯車は入出力軸に直交する軸線に対し傾斜して軸支されていることを特徴とする差動歯車装置を用いた可変操舵角機構。
【請求項２】
第１のかさ歯車の軸を入力軸、この軸上に設けられた第２のかさ歯車の軸を舵角増加減軸、差動歯車箱の軸を出力軸とした差動歯車装置を用いた可変操舵角機構において、
前記差動かさ歯車は、前記第２のかさ歯車と噛合する第３のかさ歯車とこの第３のかさ歯車の軸上に一体に形成された前記第１のかさ歯車と噛合する第４のかさ歯車からなる歯数の異なる２つのかさ歯車で形成され、
前記第２のかさ歯車とこの第２のかさ歯車に噛合する前記第３のかさ歯車との歯車比は略１：１〜１：２であり、
前記第１のかさ歯車とこの第１のかさ歯車に噛合する前記第４のかさ歯車との歯車比は２：１〜４：１であり、
前記第３のかさ歯車の歯数を前記第４のかさ歯車の歯数よりも多くしたことを特徴とする差動歯車装置を用いた可変操舵角機構。
【請求項３】
前記小径の第１のかさ歯車とこの第１のかさ歯車に噛合する前記第４のかさ歯車のモジュールは、前記第２のかさ歯車とこの第２のかさ歯車に噛合する前記第３のかさ歯車のモジュールより小さくしたことを特徴とする請求項２に記載の差動歯車装置を用いた可変操舵角機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動歯車装置を用いた可変操舵角機構を備えた自動車のステアリング装置に関し、差動歯車装置の舵角増加減軸が回転しなくなった場合でもノーマルのステアリング装置と同じ感覚で操舵でき、運転者に違和感を与えることなく安全性を向上するようにした差動歯車装置を用いた可変操舵角機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行モードによりハンドルの回転角と操舵車輪の角度の比を変える可変操舵角機構を備えるステアリング装置が各種開発されている。従来、差動歯車装置を用いた可変操舵角機構は、図５に示すように、差動歯車装置１０の第１のかさ歯車１５の軸をハンドル２からの入力軸１１、第２のかさ歯車１６の軸をモータＭ→ウォームギア２２→ウォームホイー２１→第２のかさ歯車１６と連なる舵角増加減軸１４とし、第１、第２のかさ歯車１５，１６と噛合するかさ歯車(以下、差動かさ歯車)１７を回転可能に軸支している差動歯車箱１３に軸を出力軸１２としてステアリングギアのピニオン→ラックに出力する。モータＭを走行モード信号などにより制御すると差動歯車装置１０のギア比が変わり、操舵車輪の操舵角が増加減制御される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】実開昭６４−６１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の可変操舵角機構は、差動歯車装置のギア比を変えるためのモータが故障で停止または制御不能等の不具合により、舵角増加減軸である第２のかさ歯車軸が回転しなくなった場合、差動歯車箱である出力軸は、第１のかさ歯車の軸と第２のかさ歯車の軸の平均速度となるため、第１のかさ歯車の軸である入力軸の操舵角度に対して半分しか回転しない。そのため、第２のかさ歯車の軸が停止した場合、低速で旋回半径を小さくしてターンする時は、運転者は非常に大きな角度(２倍の角度)のハンドル操作をすることになる。
【０００４】
そこで入出力軸の回転速度を同じようにするため、第６図（Ａ）に示すように、差動歯車装置の両サイドの第１、第２のかさ歯車１５，１６の軸を入出力軸１１，１２とし、差動歯車ケース１３をウォームホイー２１が設けられた舵角増加減軸とすると、入出力軸１１，１２の回転方向が逆になる。そこで、入力軸の回転方向(転舵方向)と車輪の操舵方向を合わせようとすると、下記のように余分な仕様が必要になる。  
（１）出力軸１２に一対の歯車２３，２４を設けて回転方向を変える（図６（Ａ））。  
（２）ステアリングギアのラック５２とピニオン５１を勝手違いにする（図６（Ｂ））。      
【０００５】
（３）ステアリングギア（５１，５２）を前輪車輪３よりも前に配置する（図６（Ｃ））。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、仕様の変更や追加を必要とすることなく、モータの故障などにより差動歯車装置の舵角増加減軸が回転しなくなった場合でも操舵を容易となし得る差動歯車装置を用いた可変操舵角機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、第１のかさ歯車の軸を入力軸、この軸上に設けられた第２のかさ歯車の軸を舵角増加減軸、差動歯車箱の軸を出力軸とした差動歯車装置を用いた可変操舵角機構において、前記第１のかさ歯車と第２のかさ歯車は、第２のかさ歯車と第１のかさ歯車の歯車比が１：１．５〜１：４に形成され、前記第１かさ歯車と第２のかさ歯車に噛合する差動かさ歯車は入出力軸に直交する軸線に対し傾斜して軸支されていることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明によれば、第１のかさ歯車と第２のかさ歯車は歯車比が略１．５：１〜４：１に形成されているので、舵角増加減軸が停止した時の入出力軸の回転速度比は、１：０．６〜１：０．８となる。そのため従来に対して、何らの構成を追加することなく、舵角増加減軸が停止した時の入出力軸の回転速度比が１：０，５の場合よりハンドルの操作角は小さくて済む。
【０００９】
また、第２の発明は、第１のかさ歯車の軸を入力軸、この軸上に設けられた第２のかさ歯車の軸を舵角増加減軸、差動歯車箱の軸を出力軸とした差動歯車装置を用いた可変操舵角機構において、前記差動かさ歯車は、前記第２のかさ歯車と噛合する第３のかさ歯車とこの第３のかさ歯車の軸上に一体に形成された前記第１のかさ歯車と噛合する第４のかさ歯車からなる歯数の異なる２つのかさ歯車で形成され、前記第２のかさ歯車とこの第２のかさ歯車に噛合する前記第３のかさ歯車との歯車比は１：１〜１：２であり、前記第１のかさ歯車とこの第１のかさ歯車に噛合する前記第４のかさ歯車との歯車比は２：１〜４：１であり、前記第３のかさ歯車の歯数を前記第４のかさ歯車の歯数よりも多くしたことを特徴とするものである。
【００１０】
この発明では、舵角増加減軸が停止した場合の入出力軸の回転比は、０．６〜０．９となる。
【００１１】
なお、前記第１のかさ歯車とこの第１のかさ歯車に噛合する前記第４のかさ歯車のモジュールは、前記第２のかさ歯車とこの第２のかさ歯車に噛合する前記第３のかさ歯車のモジュールより小さくすることで、差動かさ歯車は、入出力軸に直交する軸線に対する傾斜を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
舵角増加減軸である差動歯車箱の回転が停止した場合、入出力軸の速度比は従来の１：０．５より大きい１：０．６〜略１：０．９の速度比で回転する。そのため、低速で旋回半径を小さくしてターンする時でも運転者は大きな角度のハンドル操作を必要としない。また、入出力軸の回転方向が同一であるので、入力軸の回転方向と車輪の操舵方向を合わせるための仕様の必要ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施形態について図を用いて説明する。
【００１４】
(実施形態１）
図１に、実施形態１に係る差動歯車装置を用いた可変操舵角機構の構成を示す。差動歯車装置１０は、第１のかさ歯車１５の軸を入力軸１１としてハンドル２側に接続され、この入力軸１１と同軸上に設けられた第１のかさ歯車１５より径の小さい第２のかさ歯車１６ａの軸を操舵角増減軸１４とし、第１、第２のかさ歯車１５、１６ａと噛合する一対のかさ歯車(以下、差動かさ歯車)１７ａの軸１８を回転可能に支持している差動歯車箱１３の軸を出力軸１２としてステアリングギア（ラック・ピニオン）が接続されている。操舵角増減軸１４にはウォームホイール２１が取り付けられており、ウォームホイール２１にはモータＭにより回転されるウォームギア２２が噛合している。差動かさ歯車１７ａは径の大きさが異なる第１、第２のかさ歯車１５、１６ａと図示のように傾斜した状態で噛合している。
【００１５】
実施形態１では、両サイドのかさ歯車１６ａ、１５を１５歯／４５歯のように歯車比を１：３とし、差動かさ歯車１７ａを３０歯とし、その軸１８を傾斜させて差動かさ歯車１７ａをかさ歯車１６ａ、１５と噛合させている。
【００１６】
上記差動歯車箱１０において、差動かさ歯車１７ａを固定して舵角増減軸１４を１回転させると、入力軸１１および舵角増減軸１４は各々同方向に１回転する。また、差動歯車箱１３を固定して舵角増減軸１４を逆方向に１回転（−１回転）させると、入力軸は同方向に１／３回転し、差動かさ歯車１７ａは同方向に０．５回転をする。この各部の回転を各々合計すると、図２に示すように、舵角増減軸１４を固定して差動かさ歯車箱１３を１回転した時、入力軸１１は４／３回転することになる。すなわち、舵角増減軸１４の回転を０に固定した時の、入力軸１１と出力軸１２の回転速度比は、４／３：１＝１：０．７５となり、入力軸１１と出力軸１２の回転速度比が、従来図４の１：０．５のものより大きくなる。
【００１７】
上記では、第２、第１のかさ歯車１６ａ、１５を１５歯／４５歯のように歯車比を１：３にしているが、１０歯／４０歯のように歯車比を１：４にすれば、入力軸１１と出力軸１２の回転速度比は、１：０．８となり、２０歯／４０歯のように歯車比を１：２にすれば、入力軸１１と出力軸１２の回転速度比は、１：０．６７となる。また、３０歯／４５歯のように歯車比を１：１．５にすれば、入力軸１１と出力軸１２の回転速度比は、１：０．６となる。
【００１８】
通常の運転時は、モータＭが走行モード信号などにより制御され、舵角増減軸１４の回転速度が変わることで差動歯車装置１０のギア比が変わり、操舵車輪の操舵角が増加減制御される。
【００１９】
尚、第２のかさ歯車１６ａと第１のかさ歯車１５の歯車比が大きくなると、軸１８は、入力軸１１に直交する軸線に対する傾斜が大きくなるため、各かさ歯車１５、１６ａ１７ａの大きさや噛み合いを考慮して、第２のかさ歯車１６ａと第１のかさ歯車１４の歯車比は１：１．５〜１：４が適当である。
【００２０】
(実施形態２）
図３に、実施形態２に係る差動歯車装置を用いた可変操舵角機構の構成を示す。差動歯車装置１０は、第２のかさ歯車より径および歯のモジュールが小さく形成されている第１のかさ歯車１５ａの軸１１を入力軸としてハンドル２側に接続され、この入力軸１１と同軸上に設けられている第２のかさ歯車１６の軸を操舵角増減軸１４とし、差動歯車箱差動歯車箱１３の軸を出力軸１２としている。差動歯車箱１３に回転可能に支持され、第１、第２のかさ歯車１５ａ、１６に噛合するかさ歯車（以下、差動かさ歯車）１７Ａは、第１のかさ歯車１５ａと噛合する小径の第４のかさ歯車１７ｂと第２のかさ歯車１６と噛合する大径の第３のかさ歯車１７ｃとからなり、第４のかさ歯車１７ｂと第３のかさ歯車１７ｃは同軸に一体に形成され、第１、第２のかさ歯車１５ａ，１６と噛合している。出力軸１２にはステアリングギア（ラック・ピニオン）が接続され、操舵角増減軸１４にはウォームホイール２１が取り付けられており、ウォームホイール２１にはモータＭにより回転されるウォームギア２２が噛合している。
【００２１】
実施形態２では、噛合している差動歯車１７Ａの第３のかさ歯車１７ｃと第２のかさ歯車１６を４０歯／４０歯とし、噛合している差動歯車１７Ａの小径の第４のかさ歯車１７ｂと第１のかさ歯車１５ａをモジュールを小さくして１５歯／４５歯としてある。
【００２２】
上記差動歯車箱１０において、差動かさ歯車１７Ａ（１７ｂ、１７ｃ）を固定して舵角増減軸１４を１回転させると、入力軸１１および舵角増減軸１４は各々同方向に１回転する。また、差動歯車箱１３を固定して舵角増減軸１４を反対方向に１回転(−１回転)させると、入力軸は同方向に１／３回転し、差動かさ歯車１７Ａは同方向に１回転をする。この回転を各々合計すると、図４に示すように、舵角増減軸１４を固定して差動かさ歯車箱１３を１回転した時、入力軸１１は４／３回転することになる。すなわち、舵角増減軸の回転を０に固定した時の、入力軸１１と出力軸１２の回転速度比は、４／３：１＝１：０．７５となり、従来図５の入力軸１１と出力軸１２の回転速度比が、１：０．５のものより大きくなる。
【００２３】
上記では、差動歯車１７Ａの小径のかさ歯車１７ｂと第１のかさ歯車１５ａを１５歯／４５歯のように歯車比を１：３にしているが、１０歯／４０歯のように歯車比を１：４にすれば、入力軸１１と出力軸１２の回転速度比は、１：０．８となり、２０歯／４０歯のように歯車比を１：２にすれば、入力軸１１と出力軸１２の回転速度比は、略１：０．６７となる。また、３０歯／４５歯のように歯車比を１：１．５にすれば、入力軸１１と出力軸１２の回転速度比は、１：０．６となる。
【００２４】
また、上記実施形態２では、第２のかさ歯車１６とこの第２のかさ歯車１６に噛合いする第３のかさ歯車１７ｃの歯車比を１：１にしているが、例えば２０歯／４０歯として歯車比を１：２としても良い。
【００２５】
このとき、第１のかさ歯車１５ａと第４のかさ歯車１７ｂの歯車比が２：１の場合には、入力軸１１と出力軸１２の回転速度比は、１：０．８となる。
【００２６】
また、第１のかさ歯車１５ａと第４のかさ歯車１７ｂの歯車比が３：１の場合には、入力軸１１と出力軸１２の回転速度比は、略１：０．８６となる。
【００２７】
更に、第１のかさ歯車１５ａと第４のかさ歯車１７ｂの歯車比が４：１の場合には、入力軸１１と出力軸１２の回転速度比は、略１：０．８９となる。
【００２８】
尚、上記実施形態２では、第２のかさ歯車１６と第３のかさ歯車１７ｃに対して第１のかさ歯車１５ａと第４のかさ歯車１７ｂのモジュールを小さくしているが、上記実施形態１の様に軸１８を入力軸１１に直交する軸線に対して傾斜させる様にしてもよい。この場合には、モジュールだけで径を調節する場合に比べてモジュールを大きくできるため歯の噛合い強度を強くできるとともに、差動歯車箱１０の大型化を防止できる。
【００２９】
通常の運転時は、モータＭが走行モード信号などにより制御され、舵角増減軸１４の回転速度が変わることで差動歯車装置１０のギア比が変わり、操舵車輪の操舵角が増加減制御される。
【００３０】
本発明は、上記のように構成されているので、操舵増減軸の回転が停止した場合の入出力軸の回転速度比が１：０．６〜１：０．９で入出力軸の回転方向が同一な差動歯車装置を用いた可変操舵角機構が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１に係る可変操舵角機構の構成説明図。
【図２】舵角増減軸を固定したときの各部回転算出例を示す説明図。
【図３】実施の形態２に係る可変操舵角機構の構成説明図。
【図４】舵角増減軸を固定したときの各部回転算出例を示す説明図。
【図５】従来例に係る可変操舵角機構の構成説明図。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は他の従来例に係る可変操舵角機構の構成説明図。
【符号の説明】
【００３２】
１…可変操舵角機構、２…ハンドル、３…前輪のタイヤ、
１０…差動歯車装置、１１…入力軸、１２…出力軸、１３…差動歯車箱、
１４…操舵増減軸、１５…第１のかさ歯車、１６…第２のかさ歯車、１７，１７Ａ…かさ歯車（差動かさ歯車）、
２１…ウォームホイール、２２…ウォームギア，Ｍ…モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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