(57)【要約】  【課題】  コンパクトでありながら、電動モータの出力を効率良く操舵機構に伝達でき、且つ任意の変換比を取れる操舵駆動機構を提供する。  【解決手段】  ２組のギヤ対（Ｇ１，Ｇ２）、（Ｇ３，Ｇ４）が平行軸のギヤ対となって噛み合う為、２組のギヤ対の中心間距離は同じでなくてはならない。但し、２組のギヤ対はそれぞれ異なった歯数が設けられている為、ねじ軸ＳとナットＮそれぞれに取り付けられたギヤＧ３、Ｇ４には回点差すなわち差動回転が生じる。差動回転により、ねじ軸ＳとナットＮとの間に相対回転が生じ、この相対回転により、ねじ軸Ｓの持つリードに従った分だけ両者は相対軸線運動を発生する。例えば、ナットＮを支持軸受を介してハウジングに固定すれば、ねじ軸Ｓのみが軸線方向移動を行い、それにより所望の力でタイロッドＴを駆動することができることとなる。【選択図】  図１
2006027452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
電動モータと、
操舵装置に連結され且つ前記ハウジングに対して回転可能に支持されたねじ軸と、
前記電動モータの回転軸から前記ねじ軸へと回転力を伝達する第１の動力伝達機構と、
前記ねじ軸の周囲に配置され且つ前記ハウジングに対して回転可能に支持されたナットと、
前記電動モータの回転軸から前記ナットへと回転力を伝達する第２の動力伝達機構と、
前記ねじ軸と前記ナットとの間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有し、
前記ねじ軸は、前記ねじ軸と前記ナットとの相対回転差に基づく変換比で軸線方向に駆動されるようになっていることを特徴とする操舵駆動機構。
【請求項２】
前記ねじ軸と前記ナットとは同方向に回転することを特徴とする請求項１に記載の操舵駆動機構。
【請求項３】
前記ねじ軸と前記ナットの一方は軸線方向移動不能となっており、その他方は軸線方向移動可能となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの出力を用いて操舵機構を駆動する操舵駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輌の操舵装置おいて一般に広く普及している形式として、ラック＆ピニオンギヤ機構を利用したものがある。また出力軸であるラック軸には、操舵力を軽減する為に軸方向力を補助したパワーステアリングを採用する車輌が多い。軸方向力を補助する手段としては、近年電動モータを備えた電動式パワーステアリング装置が普及しつつある。電動モータの回転運動を出力軸の直線運動へ変換する手段としては、変換効率の高いポールねじを利用することが、特許文献１に開示されている。この操舵装置では、中空モータの中心線上にボールねじを配置しているが、電動モータの回転力は２段の遊星ギヤ機構により減速されボールねじナットに伝達される。
【０００３】
また、特許文献２には、特許文献１と同様に電動モータとボールねじを組み合わせた操舵装置を開示しているが、電動モータとボールねじ中心はある距離を持ってオフセットされ、電動モータの回転力は遊星ギヤによって減速され伝達される。
【特許文献１】特開２００３−２５２２３１号公報
【特許文献２】特開平６−１４４２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車輌における操舵装置では、一般的には車輪を操舵する操舵機構のタイロッドを駆動する際に、車輪が支持する車重に見合った大きな軸方向力を要し、車輪に加わる外力に抗した大きな出力が必要となる。従って、例えば大型車の車輪を操舵するためには、大きなタイロッド推力を与える必要があるが、そのような大きなタイロッド推力を得る為には、まず電動モータの出力を上げることが考えられる。しかし、電動モータの出力を上げるには、通常は電動モータの大型化が伴うので配置上の制約を受けることが多く、また消費電力が大きくなる為、車輌の燃費低下などに繋がるという問題がある。
【０００５】
―方、上記電動モータの出力を上げる手段とは別に、ギヤ機構を電動モータとボールねじの中間に介在させ、電動モータ出力を減速して伝達することも考えられる。ここで、電動モータとボールねじの中間にギヤ機構を配する方式では、電動モータの大型化を避ける為ギヤ機構のギヤ比を大きく取る必要がある。しかるに、特許文献１に示されているように、遊星ギヤ機構を利用する場合には、遊星ギヤ１段ではギヤ比は大きく取れないことから、例えば２段重ねされているという実情がある。しかし、この場合構造が複雑になり製造コストを上げる要因となっている。また、ギヤ機構の一形式であるウォームギヤを用いた例では、ギヤ比を大きくすることが可能であるが、力の伝達は滑り接触となる為伝達効率が低くなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトでありながら、電動モータの出力を効率良く操舵機構に伝達でき、且つ任意の変換比を取れる操舵駆動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】
本発明の操舵駆動機構は、
ハウジングと、
電動モータと、
操舵装置に連結され且つ前記ハウジングに対して回転可能に支持されたねじ軸と、
前記電動モータの回転軸から前記ねじ軸へと回転力を伝達する第１の動力伝達機構と、
前記ねじ軸の周囲に配置され且つ前記ハウジングに対して回転可能に支持されたナットと、
前記電動モータの回転軸から前記ナットへと回転力を伝達する第２の動力伝達機構と、
前記ねじ軸と前記ナットとの間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有し、
前記ねじ軸は、前記ねじ軸と前記ナットとの相対回転差に基づく変換比で軸線方向に駆動されるようになっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
図１は、本発明の原理を説明するための図である。図１において、電動モータＭの回転軸には２つのギヤＧ１，Ｇ３が連結され、一体的に回転するようになっている。一方、タイロッドＴに両端を連結されたねじ軸Ｓには、ギヤＧ１に噛合するギヤＧ２が取り付けられ、一体的に回転するようになっている。又、ねじ軸Ｓに対して、不図示のボールを介して係合するナットＮの周囲には、ギヤＧ３に噛合するギヤＧ４が取り付けられ、一体的に回転するようになっている。
【０００９】
２組のギヤ対（Ｇ１，Ｇ２：第１の動力伝達機構）、（Ｇ３，Ｇ４：第２の動力伝達機構）とは、異なるギヤ比となっている。２組のギヤ対（Ｇ１，Ｇ２）、（Ｇ３，Ｇ４）が平行軸のギヤ対となって噛み合う為、２組のギヤ対の中心間距離は同じでなくてはならない。但し、２組のギヤ対はそれぞれ異なった歯数が設けられている為、ねじ軸ＳとナットＮそれぞれに取り付けられたギヤＧ３、Ｇ４には回転差すなわち差動回転が生じる。差動回転により、ねじ軸ＳとナットＮとの間に相対回転差が生じ、この相対回転差により、ねじ軸Ｓの持つリードに従った分だけ両者は相対軸線運動を発生する。例えば、ナットＮを支持軸受を介してハウジングに固定（軸線方向移動不能と）すれば、ねじ軸Ｓのみが軸線方向移動を行い、それにより大きな変換比で増大された力でタイロッドＴを駆動することができることとなる。
【００１０】
即ち本発明によれば、前記ねじ軸に対し、前記ナットをより低い回転数で同方向に回転させると、その相対回転差に応じて、前記ナットは軸線方向に移動するようになるため、その相対回転量を小さくすれば、ボールねじのリード角を変更することなく、あるいは他の伝達装置に頼ることなく、前記ねじ軸の回転に対する前記ナットの軸線方向移動において、大きな変換比を与えることが可能となる。又、前記ねじ軸と、前記ナットと、前記ボールとからなるボールねじ機構を用いることで、前記電動モータからの出力を前記ねじ軸に効率的に、且つ任意の変換比で伝達でき、コンパクトな構成ながら前記ねじ軸に連結された操舵機構のタイロッドを適切に駆動できる。尚、ここで「変換比」とは、前記電動モータの回転軸の回転に対する前記ねじ軸の軸線方向移動量をいうものとする。本発明によれば、ねじ軸とナットとの相対回転差に従い、変換比を変更することができる。
【００１１】
前記ねじ軸と前記ナットとを同方向に回転させると大きな変換比を与えることができるが、別のアイドル歯車を用いて異方向に回転させると小さな変換比（即ち被駆動部材のクイックモーション）を与えることも可能となる。
【００１２】
前記ねじ軸と前記ナットの一方は軸線方向移動不能となっており、その他方は軸線方向移動可能となっていると好ましい。尚、前記回転軸から、前記ねじ軸及び前記ナットに対して歯車対を用いて動力を伝達する場合、軸線方向に移動する方の歯車は樹脂から形成されていると、摺動性が高いので好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は、本実施の形態である操舵駆動機構の正面図であり、図３は、その斜視図である。図２において、一部のみ示すハウジング１０に対して、電動モータ１１が取り付けられている。電動モータ１１の回転軸１１ａには、軸線方向に長いギヤ１２と、短いギヤ１３とが取り付けられ一体的に回転するようになっている。
【００１４】
ハウジング１０に対して回転可能に支持されたねじ軸１４が、回転軸１１ａと平行に延在している。ねじ軸１４の両端近傍は、ハウジング１０に対して軸受ブッシュ１５、１５を介して支持される円筒状の出力ロッド１４ａ、１４ａとなっている。外方端を操舵機構（不図示）のタイロッドＴ、Ｔにそれぞれ連結した出力ロッド１４ａ、１４ａは、コ字状の連結バー１６にて互いに連結され、また軸受１９，１９によりハウジング１０に対して回転自在に支持されている。尚、連結バー１６は、中央に回転止め１６ａを設けている。
【００１５】
ねじ軸１４の中央外周面には、雄ねじ溝１４ｂが形成され、一方、その外周に配置されたナット１７の内周面には、雄ねじ溝１４ｂに対向して雌ねじ溝（不図示）が形成され、双方のねじ溝（１４ｂ）によって形成される螺旋状の空間には、多数の転動体であるボール（不図示）が転動自在に配置されている。更に、ナット１７の外周には、ボールを転送路の一端から他端へと戻すチューブ１７ａが設けられている。ナット１７は、軸受１８によりハウジング１０に対して回転自在に支持され、かつ軸線方向に移動不能に拘束されている。ナット１７と、ねじ軸１４と、ボールとでボールスクリュー機構を構成する。尚、ボールスクリュー機構は、チューブ式に限らず、コマ（デフレクタ）式、エンドキャップ式でも本発明は成立する。
【００１６】
ねじ軸１４の外周には、ギヤ１２に噛合するギヤ２２が形成され一体的に回転するようになっている。ナット１７の外周には、ギヤ１３に噛合するギヤ２３が形成され一体的に回転するようになっている。従って、２組のギヤ対（１２，２２：第１の動力伝達機構）、（１３，２３：第２の動力伝達機構）の噛み合いが成立するためには、軸間距離が同一となるような歯数、転移量とすることが必要になる。
【００１７】
仮に、ギヤ１２の歯数をＺ＝１９、ギヤ２２の歯数をＺ＝７１、ギヤ１３の歯数をＺ＝２０、ギヤ２３の歯数をＺ＝７０とすると、ギヤ１２とギヤ２２のギヤ比は７１／１９≒３．７、ギヤ１３とギヤ２３のギヤ比は７０／２０＝３．５となる。その結果、電動モータ１１の回転軸１１ａが回転すると、ボールスクリュー機構のねじ軸１４とナット１７に、ギヤ比が異なることに応じた差動回転を生じさせる。ボールスクリュー機構のねじ軸１４、ナット１７に伝達された差動回転は、その作用により高効率でねじ軸１４の直線運動に変換される。尚、ナット１７は、軸受１８により支持され、ハウジング１０に軸方向拘束されている為、ねじ軸１４のみが軸線方向移動を行う。尚、上記の例では、電動モータ１１からねじ軸１４の間のトータルギヤ比Ｇは、Ｇ＝１／（（２０／７０）−（１９／７１））≒５５となり、ギヤ対単独の場合より遙かに大きな減速比を得ることができる。
【００１８】
尚、かかるギヤ比は、一般にウォームギヤで達成できるギヤ比である。但し、ウォームギヤは滑り伝達であるため、その伝達効率が非常に悪い。本発明によれば、ウォームギヤ並のギヤ比を成立させつつも高効率の操舵駆動機構を実現することが可能となる。この結果、一般に安価な製造が可能な平歯車の組合せで高効率な操舵装置が成立し、消費電力の少ない小型電動モータが使用可能となり。コストダウン、設計の自由度が大いに増すことが期待できる。
【００１９】
また、ギヤ１２とギヤ２２の噛み合いでは、ねじ軸１４に取り付けられたギヤ２２が、ねじ軸１４の移動と共に移動するが、ギヤ１２は操舵装置のストロークに見合った軸線方向長さを有しているので、ギヤ２２は噛み合いながらギヤ１２上を移動する為噛み合いが外れることはない。
【００２０】
本実施の形態による操舵駆動機構では、ボールスクリュー機構の一般的作動態様とは異なり、ねじ軸１４、ナット１７共回転を行う作用である。従って、出力ロッド１４ａに出力される軸線方向変位は回転を伴うものとなる。但し、最終的に車輪（不図示）に操舵力を伝達する際には、回転変位は不要のものとなる為、これを操舵装置内にて吸収する必要がある。本実施の形態では、ねじ軸１４と出力ロッド１４ａの中間に、軸受１９、１９を介設し回転変位を吸収している。また、前記軸受１９、１９は連結バー１６に支持されている。この連結バー１６の回転止め１６ａは、ハウジング１０に設けられた溝（不図示）に係合し、回転止めの作用を担っている。
【００２１】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本実施の形態である操舵駆動機構の正面図である。
【図３】本実施の形態である操舵駆動機構の斜視図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０ ハウジング
１１ 電動モータ
１１ａ 回転軸
１２、１３、２２，２３ ギヤ
１４ ねじ軸
１４ａ 出力ロッド
１５ 軸受ブッシュ
１６ 連結バー
１６ａ 回転止め
１７ ナット
１７ａ チューブ
１８、１９ 軸受
【図１】
2006027452.tif 000003
【図２】
2006027452.tif 000004
【図３】
2006027452.tif 000005