(57)【要約】【課題】組立作業性に優れた車輌用可変舵角装置を提供する。【解決手段】車輌用可変舵角装置１０は、入力側キャリア２６、入力側遊星ギア付きローラ２２、入力側太陽ギア付きローラ２１、及び、入力側リングギア付きローラ２３、を有する入力側遊星歯車機構２０と、出力側キャリア３６、出力側遊星ギア付きローラ３２、出力側太陽ギア付きローラ３１、及び、出力側リングギア付きローラ３３、を有する出力側遊星歯車３０と、出力側リングリングギア付きローラ３３の回転を制御する電動モータ４０と、を備え、各ピニオンシャフト２４、３４を挿入するために各キャリア２６、３６に形成された挿入孔２７、３７は、各キャリア２６、３６の径方向側の外周面の開口部２７ａ、３７ａで開口している。【選択図】  図６
2006290253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵入力軸と操舵出力軸との間に設けられ、ステアリング操舵角に対する操向輪転舵角の比を変化させる車輌用可変舵角装置であって、
第１の太陽ローラと、
前記第１の太陽ローラが接触した第１の遊星ローラと、
前記第１の遊星ローラが接触した第１のリングローラと、
第１のピニオンシャフトを介して前記第１の遊星ローラを回転可能に支持する第１のキャリアと、を有する第１の遊星歯車機構を備え、
前記第１のピニオンシャフトを挿入するために前記第１のキャリアに形成された第１の挿入孔は、前記第１のキャリアの径方向側の外周面で開口している車輌用可変舵角装置。
【請求項２】
前記第１のピニオンシャフトが前記第１の挿入孔に挿入された際に、前記第１のピニオンシャフトの中心から、前記第１の挿入孔における前記第１のキャリアの径方向内側に位置する底面までの距離が、前記第１のピニオンシャフトの半径よりも大きくなるように、前記第１の挿入孔が形成されている請求項１記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項３】
前記第１の遊星歯車機構は、
第１の太陽ギアと、
前記第１の太陽ギアに噛み合う第１の遊星ギアと、
前記第１の遊星ギアに噛み合う第１のリングギアと、をさらに有し、
前記第１の太陽ローラと前記第１の太陽ギアとは、同軸上に一体的に形成され、
前記第１の遊星ローラと前記第１の遊星ギアとは、同軸上に一体的に形成され、
前記第１のリングローラと前記第１のリングギアとは、同軸上に一体的に形成され、
前記第１のキャリアは、前記第１のピニオンシャフトを介して、前記第１の遊星ローラと前記第１の遊星ギアとを回転可能に支持している請求項１又は２記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項４】
前記第１のリングローラの回転を制御する回転制御手段をさらに備え、
前記操舵入力軸は、前記第１の太陽ローラ、又は、前記第１のキャリアに連結され、
前記操舵出力軸は、前記第１のキャリア、又は、前記第１の太陽ローラに連結されている請求項１〜３の何れかに記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項５】
前記回転制御手段は、
電動モータと、
前記電動モータの駆動軸に設けられたウォームギアと、
前記第１のリングローラに設けられたウォームホイールと、を有し、
前記ウォームギア及び前記ウォームホイールを介して、前記電動モータの駆動により、前記第１のリングローラの回転を制御し、前記電動モータの停止時には、前記第１のリングローラを回転不能とする請求項４記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項６】
第２の太陽ローラと、
前記第２の太陽ローラが接触した第２の遊星ローラと、
前記第２の遊星ローラが接触した第２のリングローラと、
第２のピニオンシャフトを介して前記第２の遊星ローラを回転可能に支持する第２のキャリアと、を有する第２の遊星歯車機構をさらに備え、
前記第２のピニオンシャフトを挿入するために前記第２のキャリアに形成された第２の挿入孔は、前記第２のキャリアの径方向側の外周面で開口している請求項１〜３の何れかに記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項７】
前記第２のピニオンシャフトが前記第２の挿入孔に挿入された際に、前記第２のピニオンシャフトの中心から、前記第１の挿入孔における前記第２のキャリアの径方向内側に位置する底面までの距離が、前記第２のピニオンシャフトの半径よりも大きくなるように、前記第２の挿入孔が形成されている請求項６記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項８】
第２の遊星歯車機構は、
第２の太陽ギアと、
前記第２の太陽ギアに噛み合う第２の遊星ギアと、
前記第２の遊星ギアに噛み合う第２のリングギアと、をさらに有し、
前記第２の太陽ローラと前記第２の太陽ギアとは、同軸上に一体的に形成され、
前記第２の遊星ローラと前記第２の遊星ギアとは、同軸上に一体的に形成され、
前記第２のリングローラと前記第２のリングギアとは、同軸上に一体的に形成され、
前記第２のキャリアは、前記第２のピニオンシャフトを介して、前記第２の遊星ローラと前記第２の遊星ギアとを回転可能に支持している請求項６又は７記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項９】
前記第１のリングローラの回転、又は、前記第２のリングローラの回転を制御する回転制御手段をさらに備え、
前記操舵入力軸は、前記第１の太陽ローラ、又は、前記第１のキャリアに連結され、
前記第１のキャリアと前記第２のキャリア、又は、前記第１の太陽ローラと前記第２の太陽ローラ、が連結され、
前記操舵出力軸は、前記第２の太陽ローラ、又は、前記第２のキャリアに連結され、
前記第２のリングローラ、又は、前記第１のリングローラは外部に固定されている請求項６〜８の何れかに記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項１０】
前記回転制御手段は、
電動モータと、
前記電動モータの駆動軸に設けられたウォームギアと、
前記第１のリングローラ、又は、前記第２のリングローラに設けられたウォームホイールと、を有し、
前記ウォームギア及び前記ウォームホイールを介して、前記電動モータの駆動により、前記第１のリングローラ又は第２のリングローラの回転を制御し、前記電動モータの停止時には、前記第１のリングローラ又は第２のリングローラを回転不能とする請求項９記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項１１】
前記各遊星歯車機構は、各ギアのピッチ円上における歯面間クリアランスが、所定トルク以下の領域でのローラのスリップ量に対して相対的に大きく設定されている請求項３〜５及び８〜１０の何れかに記載の車輌用可変舵各装置。
【請求項１２】
太陽ローラと、前記太陽ローラが接触した遊星ローラと、前記遊星ローラが接触したリングローラと、ピニオンシャフトを介して前記遊星ローラを回転可能に支持するキャリアと、を有し、操舵入力軸と操舵出力軸との間に設けられ、ステアリング操舵角に対する操向輪転舵角の比を変化させる車輌用可変舵角装置の製造方法であって、
前記キャリアに、前記ピニオンシャフトを挿入するための挿入孔を、前記キャリアの径方向側の外周面で開口させるように形成するステップと、
前記ピニオンローラの内孔に前記ピニオンシャフトを挿入するステップと、
前記ピニオンローラが挿入された前記ピニオンシャフトを、前記キャリアに形成された前記挿入孔に、前記キャリアの径方向から挿入するステップと、を備えた車輌用可変舵角装置の製造方法。
【請求項１３】
切削刃を回転させながら、前記切削刃を有する加工ヘッドを移動させることにより、前記キャリアに前記挿入孔を形成する場合において、
前記キャリアの径方向を中心として前記切削刃を回転させながら、前記キャリアの軸方向に沿って前記加工ヘッドを移動させることにより、前記キャリアに前記挿入孔を形成する請求項１２記載の車輌用可変舵角装置の製造方法。
【請求項１４】
前記太陽ローラには、太陽ギアが同軸上に一体的に形成され、
前記遊星ローラには、前記太陽ギアに噛み合う遊星ギアが同軸上に一体的に形成され、
前記リングローラには、前記遊星ギアに噛み合うリングギアが同軸上に一体的に形成され、
前記キャリアは、前記ピニオンシャフトを介して、前記遊星ローラと前記遊星ギアとを回転可能に支持している請求項１２又は１３記載の車輌用可変舵角装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵入力軸と操舵出力軸との間に設けられ、ステアリング操舵角に対する操向輪転舵角の比を変化させる車輌用可変舵角装置、及び、車輌用可変舵角装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車輌用可変舵角装置として、例えば、ハンドル側の操舵入力軸と、アクチュエータ側の操舵出力軸とを、所定の回転差を許容する手段を介して連結する一方で、太陽ギアの周囲に遊星ギアを介してリングギアを配置して構成される遊星歯車機構を、対称的に２組配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これら２組の遊星歯車機構は、入力側の遊星歯車機構の遊星ギアがキャリアを介して操舵入力軸に連結されていると共に、出力側の遊星歯車機構の遊星ギアもキャリアを介して操舵出力軸に連結されている。
【０００３】
こうした遊星歯車機構では、遊星ギアがピニオンシャフトに回転可能に支持されており、このピニオンシャフトがその両端でキャリアに支持されているのが一般的である。このような構成の遊星歯車機構を組み立てる際には、ピニオンシャフトを挿入するためにキャリアに形成された挿入孔と、遊星ギアの内孔と、を一致させるように、遊星ギアをキャリアに対してその径方向から仮置きした後に、ピニオンシャフトをキャリアに対してその軸方向から挿入しなければならず、組立作業性が非常に劣るものであった。
【特許文献１】特公昭５６−４５８２４号公報
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、組立作業性に優れた車輌用可変舵角装置、及び、車輌用可変舵角装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、操舵入力軸と操舵出力軸との間に設けられ、ステアリング操舵角に対する操向輪転舵角の比を変化させる車輌用可変舵角装置であって、第１の太陽ローラと、前記第１の太陽ローラが接触した第１の遊星ローラと、前記第１の遊星ローラが接触した第１のリングローラと、第１のピニオンシャフトを介して前記第１の遊星ローラを回転可能に支持する第１のキャリアと、を有する第１の遊星歯車機構を備え、前記第１のピニオンシャフトを挿入するために前記第１のキャリアに形成された第１の挿入孔は、前記第１のキャリアの径方向側の外周面で開口している車輌用可変舵角装置が提供される。
【０００５】
また、上記目的を達成するために、本発明によれば、太陽ローラと、前記太陽ローラが接触した遊星ローラと、前記遊星ローラが接触したリングローラと、ピニオンシャフトを介して前記遊星ローラを回転可能に支持するキャリアと、を有し、操舵入力軸と操舵出力軸との間に設けられ、ステアリング操舵角に対する操向輪転舵角の比を変化させる車輌用可変舵角装置の製造方法であって、前記キャリアに、前記ピニオンシャフトを挿入するための挿入孔を、前記キャリアの径方向側の外周面で開口させるように形成するステップと、前記ピニオンローラの内孔に前記ピニオンシャフトを挿入するステップと、前記ピニオンローラが挿入された前記ピニオンシャフトを、前記キャリアに形成された前記挿入孔に、前記キャリアの径方向から挿入するステップと、を備えた車輌用可変舵角装置の製造方法が提供される。
【０００６】
本発明では、車輌用可変舵角装置の遊星ローラを支持するピニオンシャフトを挿入するためにキャリアに形成された挿入孔を、当該キャリアの径方向側の外周面で開口させる。これにより、遊星ギアの内孔にピニオンシャフトを挿入した後に、当該ピニオンシャフトを前記開口を介して挿入孔にキャリアの径方向側から挿入することが可能となるので、車輌用可変舵角装置の組立作業性を向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００８】
図１は本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置を用いた車輌操舵装置の全体構成を示すシステムブロック図、図２は本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置を示す断面図、図３は図２のIII-III線に沿った断面図、図４Ａは本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置に用いられる入力側キャリアの断面図、図４Ｂは図４Ａに示す入力側キャリアの正面図、図４Ｃは図４Ａに示す入力側キャリアの背面図、図５Ａは本発明の第２実施形態に係る可変舵角装置に用いられる入力側キャリアの断面図、図５Ｂは図５Ａに示す入力側キャリアの正面図、図５Ｃは図５Ａに示す入力側キャリアの背面図、図６は図２のVI方向矢視図、図７は図２のVII-VII線に沿った断面図である。
【０００９】
本発明の実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０は、図１に示すように、ステアリングハンドル９１の操舵角に対する操向輪９７の転舵角の舵角比を変化させるもので、ステアリングハンドル９１に連結したコラムアッパ９２と、操向輪９７に連結した例えばラック・ピニオン式の転舵装置９６を駆動するコラムロア９５と、の間に設けられている。
【００１０】
この可変舵角装置１０は、電動モータ４０を備え、この電動モータ４０の回転数及び回転方向を制御することにより、コラムアッパ９２への入力を変速してコラムロア９５に出力する。電動モータ４０に供給される電流は、電子制御装置９８により制御されている。
【００１１】
本実施形態に係る可変舵角装置１０は、図２に示すように、２組の遊星歯車機構２０、３０を対称的に配置して構成されている。入力側遊星歯車機構２０がコラムアッパ９２側に位置しており、出力側遊星歯車機構３０がコラムロア９５側に位置している。なお、本実施形態における入力側遊星歯車機構２０が、特許請求の範囲における第１の遊星歯車機構の一例に相当し、本実施形態における出力側遊星歯車機構３０が、特許請求の範囲における第２の遊星歯車機構の一例に相当する。
【００１２】
先ず、入力側遊星歯車機構２０について説明すると、この入力側遊星歯車機構２０は、図２及び図３に示すように、操舵入力軸１１に連結された入力側キャリア２６と、入力側太陽ギア２１ａと入力側太陽ローラ２１ｂを同軸上で一体的に形成した入力側太陽ギア付きローラ２１と、入力側遊星ギア２２ａと入力側遊星ローラ２２ｂを同軸上に一体的に形成した入力側遊星ギア付きローラ２２と、入力側リングギア２３ａと入力側リングローラ２３ｂを同軸上で一体的に形成した入力側リングギア付きローラ２３と、を有している。
【００１３】
なお、本発明において、「一体的に形成とは」、ローラとギアとを一体に形成することの他に、それぞれ別体で作った後にそれぞれの軸心を一致させて一体に固定することも含む。
【００１４】
入力側太陽ギア付きローラ２１と入力側遊星ギア付きローラ２２との間では、入力側太陽ギア２１ａが入力側遊星ギア２２ａに噛合していると共に、入力側太陽ローラ２１ｂが入力側遊星ローラ２２ｂに接触している。また、入力側遊星ギア付きローラ２２と入力側リングギア付きローラ２３との間では、入力側遊星ギア２２ａが入力側リングギア２３ａに噛合していると共に、入力側遊星ローラ２２ｂが入力側リングローラ２３ｂに接触している。従って、入力側太陽ギア付きローラ２１の周囲に入力側遊星ギア付きローラ２２を介して入力側リングギア付きローラ２３が配置されている。
【００１５】
この入力側遊星歯車機構２０では、入力側太陽ギア２１ａと入力側遊星ギア２２ａのピッチ円上における歯面間クリアランスが、車輌の通常走行時に生じる常用操舵トルク域（以下、単に「低トルク域」とも称する。）において入力側太陽ローラ２１ｂと入力側遊星ローラ２２ｂ間にすべりにより生じるスリップ量よりも大きく設定されている。
【００１６】
同様に、入力側遊星ギア２２ａと入力側リングギア２３ａのピッチ円上における歯面間クリアランスは、低トルク域において入力側遊星ローラ２２ｂと入力側リングローラ２３ｂ間に生じるスリップ量よりも大きく設定されている。
【００１７】
なお、本実施形態におけるこの低トルク域が、特許請求の範囲における「所定トルク以下の領域」の一例に相当する。
【００１８】
図２及び図３に示すように、入力側遊星ギア付きローラ２２は、ニードルローラベアリング２５を介して入力側ピニオンシャフト２４に回転可能に支持されており、この入力側ピニオンシャフト２４は、入力側キャリア２６に形成された入力側挿入孔２７にその両端部が挿入され、当該キャリア２６に対して回転可能となっている。この入力側キャリア２６は、ベアリング１４を介してハウジング１３に回転可能に支持されていると共に、すべり軸受１９を介して出力側キャリア３６に回転可能に支持されている。この入力側キャリア２６が連結された操舵入力軸１１は、コラムアッパ９２に接続されている。
【００１９】
本実施形態では、図２及び図４Ａ〜図４Ｃに示すように、入力側ピニオンシャフト２４を挿入するために入力側キャリア２６に形成された入力側挿入孔２７は、当該キャリア２６の径方向外側の外周面の開口部２７ａで開口した形状（以下、単に「端面開口長孔形状」とも称する。）を有している。
【００２０】
この入力側挿入孔２７は、図２に示すように、入力側ピニオンシャフト２４が当該挿入孔２７に挿入された状態において、入力側ピニオンシャフト２４の中心から、入力側挿入孔２７における入力側キャリア２６の径方向内側に位置する底面２７ｂまでの距離Ｌ１が、入力側ピニオンシャフト２４の半径Ｒ１よりも大きくなるように形成されている（Ｌ１＞Ｒ１）。これにより、入力側挿入孔２７に挿入された入力側ピニオンシャフト２４は、入力側挿入孔２７の底面２７ｂに対して非接触状態となっている。
【００２１】
また、本実施形態では、入力側太陽ギア付きローラ２１、入力側遊星ギア付きローラ２２、及び、入力側リングギア付きローラ２３の各ローラ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂに、例えば数十μｍ程度の所定量の締め代が設定されている。
【００２２】
ところで、入力側キャリアの挿入孔を真円形状とした場合には、入力側遊星ギア付きローラの取付精度はその挿入孔の形成精度に依存しているので、入力側リングギア付きローラに対して入力側遊星ギア付きローラの位置ズレが発生する場合がある。この場合には、入力側遊星ギア付きローラ内部にあるニードルローラベアリングに負荷が懸かることとなり、寿命低下を引き起こすこととなる。
【００２３】
これに対し、本実施形態では、各ギア付きローラ２１〜２３を組み立てた際に、上述のように入力側ピニオンシャフト２４が入力側挿入孔２７の底面２７ｂに対して非接触となっていると共に、締め代により入力側リングローラ２３ｂが入力側遊星ローラ２２ｂを入力側太陽ローラ２１ｂに押し付けるので、これにより入力側遊星ギア付きローラ２２の径方向の位置決めが行われ、入力側遊星ギア付きローラ２２の軸中心が自動的に調芯されるようになっている。このため、本実施形態では、入力側リングギア付きローラ２３に対する入力側遊星ギア付きローラ２２の位置ズレの発生が抑制されるので、長寿命化を図ることが可能となっている。
【００２４】
入力側挿入孔２７の側面２７ｃ同士の間隔は、特に図示しないが、入力側ピニオンシャフト２４の直径に若干のクリアランスを加えた大きさとなっている。従って、各ギア付きローラ２１〜２３を組み立てた際には、入力側ピニオンシャフト２４が、入力側挿入孔２７の両側面２７ｃに接触し、入力側遊星ギア付きローラ２２の周方向の位置決めが行われるようになっている。
【００２５】
なお、図５Ａ〜図５Ｃは本発明の第２実施形態における入力側キャリア２６’を示す図であるが、同図に示すように、入力側挿入穴２７’の底面２７ｂ’を円弧状に形成しても良い。
【００２６】
入力側リングギア付きローラ２３は、図２に示すように、ハウジング１３に固定されている。
【００２７】
次いで、出力側遊星歯車機構３０について説明すると、この出力側遊星歯車機構３０は、同図に示すように、操舵出力軸１２に連結された出力側キャリア３６と、出力側太陽ギア３１ａと出力側太陽ローラ３１ｂを同軸上に一体的に形成した出力側太陽ギア付きローラ３１と、出力側遊星ギア３２ａと出力側遊星ローラ３２ｂを同軸上に一体的に形成した出力側遊星ギア付きローラ３２と、出力側リングギア３３ａと出力側遊星リングローラ３３ｂを同軸上に一体的に形成した出力側リングギア付きローラ３３と、を有している。
【００２８】
出力側太陽ギア付きローラ３１と出力側遊星ギア付きローラ３２との間では、出力側太陽ギア３１ａが出力側遊星ギア３２ａに噛合していると共に、出力側太陽ローラ３１ｂが出力側遊星ローラ３２ｂに接触している。また、出力側遊星ギア付きローラ３２と出力側リングギア付きローラ３３との間では、出力側遊星ギア３２ａが出力側リングギア３３ａに噛合していると共に、出力側遊星ローラ３２ｂが出力側リングローラ３３ｂに接触している。従って、出力側太陽ギア付きローラ３１の周囲に出力側遊星ギア付きローラ３２を介して出力側リングギア付きローラ３３が配置されている。
【００２９】
この出力側遊星歯車機構３０でも、出力側太陽ギア３１ａと出力側遊星ギア３２ａのピッチ円上における歯面間クリアランスは、低トルク域において出力側太陽ローラ３１ｂと出力側遊星ローラ３２ｂ間に生じるスリップ量よりも大きく設定されている。
【００３０】
同様に、出力側遊星ギア３２ａと出力側リングギア３３ａのピッチ円上における歯面間クリアランスは、低トルク域において出力側遊星ローラ３２ｂと出力側リングローラ３３ｂとの間に生じるスリップ量よりも大きく設定されている。
【００３１】
図２に示すように、出力側遊星ギア付きローラ３２は、ニードルローラベアリング３５を介して出力側ピニオンシャフト３４に回転可能に支持されており、この出力側ピニオンシャフト３４は、出力側キャリア３６に形成された出力側挿入孔３７にその両端部が挿入され、出力側キャリア３６に回転可能となっている。そして、この出力側キャリア３６は、ベアリング１５、１６を介してハウジング１３に回転可能に支持されている。この出力側キャリア３６が連結された操舵出力軸１２は、コラムロア９５に接続されている。
【００３２】
本実施形態では、図２及び図６に示すように、上述した入力側キャリア２６と同様に、出力側ピニオンシャフト３４を挿入するために出力側キャリア３６に形成された出力側挿入孔３７は、当該出力側キャリア３６の径方向外側の外周面の開口部３７ａで開口しており、端面開口長孔形状を有している。
【００３３】
この出力側挿入孔３７は、図６に示すように、出力側ピニオンシャフト３４が当該挿入孔３７に挿入された状態において、出力側ピニオンシャフト３４の中心から出力側挿入孔３７における出力側キャリア３６の径方向内側に位置する底面３７ｂまでの距離Ｌ２が、出力側ピニオンシャフト３４の半径Ｒ２よりも大きくなるように形成されている（Ｌ２＞Ｒ２）。これにより、出力側挿入孔３７に挿入された出力側ピニオンシャフト３４は、出力側挿入孔３７の底面３７ｂに対して非接触な状態となっている。
【００３４】
また、本実施形態では、出力側太陽ギア付きローラ３１、出力側遊星ギア付きローラ３２、及び、出力側リングギア付きローラ３３の各ローラ３１ｂ、３２ｂ、３３ｂに、例えば数十μｍ程度の所定量の締め代が設定されている。
【００３５】
本実施形態では、各ギア付きローラ３１〜３３を組み立てた際に、出力側ピニオンシャフト３４が出力側挿入穴３７の底面３７ｂに対して非接触となっていると共に、締め代により出力側リングローラ３３ｂが出力側遊星ローラ３２ｂを出力側太陽ローラ３１ｂに押し付けるので、これにより出力側遊星ギア付きローラ３２の径方向の位置決めが行われ、出力側遊星ギア付きローラ３２の軸中心が自動的に調芯されるようになっている。このため、本実施形態では、出力側リングギア付きローラ３３に対して出力側遊星ギア付きローラ３２の位置ズレの発生が抑制されるので、長寿命化を図ることが可能となっている。
【００３６】
これに対し、出力側挿入孔３７の側面３７ｃ同士の間隔は、図６に示すように、出力側ピニオンシャフト３４の直径に対して若干のクリアランスを加えた大きさとなっている。従って、各ギア付きローラ３１〜３３を組み立てた際には、出力側ピニオンシャフト３４が、出力側挿入穴３７の両側面３７ｃに接触し、出力側遊星ギア付きローラ３２の周方向の位置決めが行われるようになっている。
【００３７】
出力側リングギア付きローラ３３は、図２に示すように、その外周にウォームホイール３３ｃが設けられており、その内周の両縁部でベアリング１７、１８を介してハウジング１３に回転可能に支持されている。図２及び図７に示すように、ウォームホイール３３ｃには、電動モータ４０の駆動軸４１の先端に設けられたウォームギア４２が噛合している。なお、ウォームホイール３３ｃからはウォームギア４２を回転不能となっており、電動モータ４０の停止時には、出力側リングギア付きローラ３３も停止するように構成されている。
【００３８】
なお、図２に示す可変舵角装置１０では、入力側遊星歯車機構２０の入力側太陽ギア付きローラ２１と、出力側遊星歯車機構３０の出力側太陽ギア付きローラ３１とが、一体型太陽ギア付きローラ５０として同軸上に一体的に形成されている。これにより、部品点数の低減や組立性の向上が図られている。
【００３９】
以下に、本実施形態に係る可変舵角装置１０の作動について説明する。
【００４０】
図８は本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置の低トルク域における作動を示す図、図９は低トルク入力時における伝達トルクとすべり率との関係を示すグラフ、図１０は本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置の高トルク域における作動を示す図、図１１は高トルク入力時における伝達トルクとすべり率との関係を示すグラフである。
【００４１】
先ず、車輌走行時の低トルク域における可変舵角装置１０の作動について説明する。
【００４２】
図８に示すように、ステアリングハンドル９１の操作に基づいて操舵入力軸１１にトルクが入力され、入力側キャリア２６が回転すると、入力側リングギア付きローラ２３がハウジング１３に固定されているために、入力側ピニオンシャフト２４を介して入力側遊星ギア付きローラ２２が回転し、これに伴って、入力側太陽ギア付きローラ２１、即ち、一体型太陽ギア付きローラ５０が回転する。
【００４３】
この際、入力側太陽ギア２１ａと入力側遊星ギア２２ａのピッチ円上における歯面間クリアランスは、低トルク域における入力側太陽ローラ２１ｂと入力側遊星ローラ２２ｂとの間に生じるスリップ量より大きく設定されているので、入力側遊星ギア付きローラ２２と入力側太陽ギア付きローラ２１との間では、入力側遊星ローラ２２ｂと入力側太陽ローラ２１ｂとによりトルク伝達が行われる。
【００４４】
一体型太陽ギア付きローラ５０の回転により、出力側遊星ギア付きローラ３２が回転し、これに伴って、出力側ピニオンシャフト３４を介して出力側キャリア３６が回転する。
【００４５】
この際、出力側太陽ギア３１ａと出力側遊星ギア３２ａのピッチ円上における歯面間クリアランスは、低トルク域における出力側太陽ローラ３１ｂと出力側遊星ローラ３２ｂ間に生じるスリップ量より大きく設定されているので、出力側太陽ギア付きローラ３１と出力側遊星ギア付きローラ３２との間では、出力側太陽ローラ３１ｂと出力側遊星ローラ３２ｂとによりトルク伝達が行われる。
【００４６】
出力側キャリア３６が回転すると、これに連結された操舵出力軸１２を介してコラムロア９５にトルクが出力される。
【００４７】
従って、低トルク入力時におけるトルク伝達経路は、図８に矢印で示すように、入力側遊星ローラ２２ｂ→入力側太陽ローラ２１ｂ→出力側太陽ローラ３１ｂ→出力側遊星ローラ３２ｂとなり、ローラのみで伝達経路が形成される。
【００４８】
ここで、電動モータ４０が停止している場合には、出力側リングギア付きローラ３３が固定されているので、操舵入力軸１１の回転は、入力側遊星歯車機構２０で増速された後に、出力側遊星歯車機構３０で減速され、操舵出力軸１２の回転数に対して１：１の関係となる。
【００４９】
これに対し、電動モータ４０が動作した場合には、ウォームギア４２が回転することで、ウォームホイール３３ｃを介して出力側遊星ギア付きローラ３２が増速又は減速し、操舵出力軸１２は、ウォームギア４２の回転数に比例して増速又は減速する。
【００５０】
例えば、車輌が停車或いは低速走行しているような場合には、車速センサ９９の検出結果に基づいて、ウォームギア４２の回転数を増速させるように、電子制御装置９８が電動モータ４０を制御し、その結果として、ステアリング操舵角に対する操向輪転舵角の舵角比が大きくなり、ステアリングの切れが鋭くなる。
【００５１】
これに対し、車輌が高速走行しているような場合には、車速センサ９９の検出結果に基づいて、ウォームギア４２の回転数を減速させるように、電子制御装置９８が電動モータ４０を制御し、その結果として、ステアリング操舵角に対して操向輪転舵角の舵角比が小さくなり、ステアリングの切れが鈍くなる。
【００５２】
図９は低トルク入力時の伝達トルクとすべり率との関係を示すグラフであるが、摩擦伝達であるローラは、ローラのすべりに伴ってトルクを伝達する特性を有し、すべり率の小さな領域では、すべりと伝達トルクが比例する弾性領域となる。運転領域がこの弾性領域内であれば問題ないが、弾性領域を超えたトルクを伝達しようとすると、すべりが増大し、最大トルクの値を超えると、ローラだけでは伝達トルクが漸減してしまう。このため、本実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０では、以下に説明するように、高トルク域では、ローラではなくギアにより伝達経路を形成する。
【００５３】
以下に、高トルク域における可変舵角装置１０の作動について説明する。
【００５４】
図１０に示すように、低トルク域の場合と同様に、入力側キャリア２６が回転すると、入力側遊星ギア付きローラ２２が回転し、これに伴って、入力側太陽ギア付きローラ２１、即ち、一体型太陽ギア付きローラ５０が回転する。この際、低トルク域の場合と異なり、入力側遊星ギア付きローラ２２と入力側太陽ギア付きローラ２１との間では、入力側遊星ギア２２ａと入力側太陽ギア２１ａとによりトルク伝達が行われる。
【００５５】
一体型太陽ギア付きローラ５０の回転により、出力側遊星ギア付きローラ３２が回転し、これに伴って、出力側キャリア３６が回転する。この際、低トルク域の場合と異なり、出力側太陽ギア付きローラ３１と出力側遊星ギア付きローラ３２との間では、出力側太陽ギア３１ａと出力側遊星ギア３２ａとによりトルク伝達が行われる。
【００５６】
従って、高トルク入力時におけるトルク伝達経路は、図１０の矢印で示すように、入力側遊星ギア２２ａ→入力側太陽ギア２１ａ→出力側太陽ギア３１ａ→出力側遊星ギア３２ａとなり、ギアのみで伝達経路が形成される。即ち、ローラのすべりが大きな領域になると、歯車同士が接触し、ローラによりトルク伝達から、歯車によるトルク伝達へと自動的に推移する。
【００５７】
図１１は高トルク入力時の伝達トルクとすべり率との関係を示すグラフであるが、操舵開始初期の低トルク領域では、弾性領域、即ち、すべりと伝達トルクが比例関係にある領域で、ローラによりトルクが伝達される。伝達トルクが徐々に大きくなり、すべりが増加して歯車が接触すると、すべりは停止し、歯車によるトルク伝達が開始される。従って、本実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０の伝達トルク特性は、図１１において太線で示すような特性となる。
【００５８】
以下に、本実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０に用いられる入力側キャリア２６及び入力側遊星ギア付きローラ２２の組立方法について説明する。
【００５９】
図１２は本発明の第１実施形態における入力側キャリア及び遊星ギア付きローラの組立工程を示すフローチャート、図１３は図１２の第１工程における入力側キャリアを示す図、図１４は図１２の第２工程における遊星ギア付きローラを示す図、図１５は図１２の第３工程における遊星ギア付きローラを示す図、図１６は図１２の第４工程における遊星ギア付きローラを示す図である。
【００６０】
図１２のステップＳ１０に示すように、先ず、例えばＮＣ工作機等を用いて、切削刃１０１を回転させながら、当該切削刃１０１を有する加工ヘッド１００を移動させることにより、入力側キャリア２６の挿入孔２７を形成する。
【００６１】
ここで、本実施形態では、入力側キャリア２６の挿入孔２７が端面開口長孔形状となっているので、この第１工程において、図１３に示すように、入力側キャリア２６の径方向を中心として切削刃１０１を回転させながら、入力側キャリア２６の軸方向に沿って加工ヘッド１００を移動させることにより、挿入孔２７を形成する。
【００６２】
従来のように挿入孔が例えば真円形状等の端面開口長孔形状となっていない場合には、切削刃を入力側キャリアの軸方向を中心として回転させながら、入力側キャリアの軸方向に沿って加工ヘッドを移動させる必要があるので、図１３に示す操舵出力軸１２と加工ヘッドとの干渉を回避するために特殊な（非常に長い）切削刃を用いる必要がある。これに対し、本実施形態では、上記のような方向で加工を行うことが出来るので、一般的な切削刃１０１を用いても操舵出力軸１２と加工ヘッド１００との干渉を容易に回避することが可能となっている。
【００６３】
次いで、図１２のステップＳ２０において、図１４に示すように、入力側遊星ギア付きローラ３２の内孔にニードルローラベアリング２５を挿入する。
【００６４】
次いで、図１２のステップＳ３０において、図１５に示すように、入力側遊星ギア付きローラ３２に挿入されたニードルローラベアリング２５内に入力側ピニオンシャフト２４を挿入する。
【００６５】
次に、図１２のステップＳ４０において、入力側遊星ギア付きローラ２２に挿入された入力側ピニオンシャフト２４を、入力側キャリア２６に形成された挿入孔２７に挿入する。この際、本実施形態では、挿入孔２７が端面開口長孔形状となっているので、当該ピニオンシャフト２４を、開口部２７ａを介して、挿入孔２７に入力側キャリア２６の径方向から挿入することが可能となっている。
【００６６】
以上のように組み立てられた入力側キャリア２６に、例えば焼きばめや圧入ばめ、打ち込み、押し込み等の収縮締結手法を用いて、入力側太陽ギア付きローラ２１が内挿されるとともに、周囲に入力側リングギア付きローラ２３が配置される。この際、本実施形態では、各ローラ２１ｂ〜２３ｂに設定された締め代により入力側リングローラ２３ｂが入力側遊星ローラ２２ｂを入力側太陽ローラ２１ｂに押し付けると共に、入力側ピニオンシャフト２４が入力側挿入孔２７の底面２７ｂに対して非接触となっているので、入力側遊星ギア付きローラ２２の軸中心が自動的に調芯される。
【００６７】
なお、出力側キャリア３６及び出力側遊星ギア付きローラ３２の組立方法も、上記と同様であるので、説明を省略する。
【００６８】
本実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０では、以下に列挙する効果が得られる。
【００６９】
（１）本実施形態では、遊星ギア付きローラ２２、３２を支持するピニオンシャフト２４、３４を挿入するためにキャリア２６、３６に形成された挿入孔２７、３７を、当該キャリア２６、３６の径方向側の外周面の開口部２７ａ、３７ａで開口させる。これにより、遊星ギア付きローラ２２、３２の内孔にピニオンシャフト２４、３４を挿入した後に、当該ピニオンシャフト２４、３４を挿入孔２７、３７に前記開口部２７ａ、３７ａを介してキャリア２６、３６の径方向側から挿入することが可能となるので、車輌用可変舵角装置１０の組立作業性を向上させることが出来る。
【００７０】
（２）本実施形態では、キャリア２６、３６に挿入孔２７、３７を形成する際に、キャリア２６、３６の径方向を中心として切削刃１０１を回転させながら、キャリア２６、３６の軸方向に沿って加工ヘッド１００を移動させる。これにより、一般的な切削刃１０１を用いても操舵入出力軸１１、１２と加工ヘッド１００との干渉を容易に回避することが出来る。
【００７１】
（３）本実施形態では、各ギア付きローラ２１〜２３、３１〜３３を組み立てる際に、各ローラ２１ａ〜２３ａ、３１ａ〜３３ａに設定された締め代によりリングローラ２３ｂ、３３ｂが遊星ローラ２２ｂ、３２ｂを太陽ローラ２１ｂ、３１ｂに押し付けると共に、ピニオンシャフト２４、３４が挿入孔２７、３７の底面２７ｂ、３７ｂに対して非接触となっているので、遊星ギア付きローラの軸中心を自動的に調芯することが可能となっている。
【００７２】
（３）本実施形態では、入力側及び出力側遊星歯車機構２０、３０の各構成要素２１〜２３、３１〜３３を、同軸上にローラとギアとを一体的に形成したギア付きローラとし、ローラによるトルク伝達経路と、ギアによるトルク伝達経路とを並列に形成している。これにより、ローラによるトルク伝達時には、歯車の歯打音によるノイズやガタ等を回避することが出来、優れた操舵感が確保される。これに対し、ローラにギアの遊び以上にすべりが発生した場合には、ギアによる噛み合いにてトルクを確実に伝達することが可能となっている。
【００７３】
（４）本実施形態では、ギアによるトルク伝達時にトルク伝達方向が変更された場合には、過渡的にローラがトルク伝達を受け持つと共に、複数のギアの回転軸平行度をローラにより確保することが出来る。
【００７４】
（５）本実施形態では、各ギアのピッチ円上における歯面間クリアランスが低トルク域でのローラのスリップ量に対して相対的に大きくなるように、各遊星歯車機構２０、３０が構成されている。これにより、常用操舵トルク領域では、ローラのトルク伝達特性である滑らかさ、静かさ、ノンバックラッシュを実現できる。
【００７５】
（６）本実施形態では、電動モータ４０を、ウォームギア４２及びウォームホイール３３ｃを介して出力側リングギア付きローラ３３に連結し、ウォームホイール３３ｃからウォームギア４２への伝達を不可能な構成としている。このため、電動モータ４０を停止することで、変速機能を自動的に停止させることが出来る。
【００７６】
（７）本実施形態では、入力側遊星歯車機構２０の入力側キャリア２６とコラムアッパ９２とを連結し、入力側遊星歯車機構２０の入力側太陽ギア付きローラ２１と、出力側遊星歯車機構３０の出力側太陽ギア付きローラ３１とを連結し、出力側遊星歯車機構３０の出力側キャリア３６とコラムロア９５とを連結したので、入力角と出力角との関係を１：１とすることが出来る。また、出力側遊星歯車機構３０の出力側リングギア付きローラ３３に電動モータ４０を連結したので、入力であるステアリングハンドル９１の操舵角に対して、任意の出力角に制御することが出来る。
【００７７】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００７８】
本発明は、入力側太陽ギア付きローラが操舵入力軸に連結され、入力側キャリアと出力側キャリアとが連結され、出力側太陽ギア付きローラが操舵出力軸に連結されたタイプの車輌用可変舵角装置に適用することも出来る。
【００７９】
また、上述の実施形態では２つの遊星歯車機構を対称的に配置するように説明したが、本発明は、太陽ギア付きローラを操舵入力軸に連結すると共に、遊星ギア付きローラを支持するキャリアを操舵出力軸に連結するタイプや、遊星ギア付きローラを支持するキャリアを操舵入力軸に連結すると共に、太陽ギア付きローラを操舵出力軸に連結するタイプの一つの遊星歯車機構を用いた車輌用可変舵角装置に適用することも出来る。
【００８０】
さらに、上述の実施形態では、遊星歯車機構２０、３０の各構成要素をギア付きローラとして説明したが、本発明においては特にこれに限定されず、各構成要素をローラのみで構成しても良い。
【００８１】
また、上述の実施形態では、出力側リングギア付きローラ３３に電動モータ４０を連結するように説明したが、本発明においては特にこれに限定されず、出力側リングギア付きローラ３３はハウジング１３に固定し、入力側リングギア付きローラ２３の外周にウォームホイールを設け、電動モータ４０の駆動軸４１に設けられたウォームギア４２を当該ウォームホイールに噛合させるように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置を用いた車輌操舵装置の全体構成を示すシステムブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置を示す断面図である。
【図３】図３は、図２のIII-III線に沿った断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置に用いられる入力側キャリアの断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す入力側キャリアの正面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ａに示す入力側キャリアの背面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第２実施形態に係る可変舵角装置に用いられる入力側キャリアの断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示す入力側キャリアの正面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ａに示す入力側キャリアの背面図である。
【図６】図６は、図２のVI方向矢視図である。
【図７】図７は、図２のVII-VII線に沿った断面図である。
【図８】図８は、本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置の低トルク域における作動を示す図である。
【図９】図９は、低トルク入力時における伝達トルクとすべり率との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置の高トルク域における作動を示す図である。
【図１１】図１１は、高トルク入力時における伝達トルクとすべり率との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、本発明の第１実施形態における入力側キャリア及び遊星ギア付きローラの組立工程を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、図１２の第１工程における入力側キャリアを示す図である。
【図１４】図１４は、図１２の第２工程における遊星ギア付きローラを示す図である。
【図１５】図１５は、図１２の第３工程における遊星ギア付きローラを示す図である。
【図１６】図１６は、図１２の第４工程における入力側キャリア及び遊星ギア付きローラを示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０…可変舵角装置
１１…操舵入力軸
１２…操舵出力軸
１３…ハウジング
１４〜１８…ベアリング
１９…すべり軸受
２０…入力側遊星歯車機構
２１…入力側太陽ギア付きローラ
２１ａ…入力側太陽ギア
２１ｂ…入力側太陽ローラ
２２…入力側遊星ギア付きローラ
２２ａ…入力側遊星ギア
２２ｂ…入力側遊星ローラ
２３…入力側リングギア付きローラ
２３ａ…入力側リングギア
２３ｂ…入力側リングローラ
２４…入力側ピニオンシャフト
２５…ニードルローラベアリング
２６…入力側キャリア
２７…入力側挿入孔
２７ａ…開口
２７ｂ…底面
２７ｃ…側面
３０…出力側遊星歯車機構
３１…出力側太陽ギア付きローラ
３１ａ…出力側太陽ギア
３１ｂ…出力側太陽ローラ
３２…出力側遊星ギア付きローラ
３２ａ…出力側遊星ギア
３２ｂ…出力側遊星ローラ
３３…出力側リングギア付きローラ
３３ａ…出力側リングギア
３３ｂ…出力側リングローラ
３３ｃ…ウォームホイール
３４…出力側ピニオンシャフト
３５…ニードルローラベアリング
３６…出力側キャリア
３７…出力側挿入孔
３７ａ…開口
３７ｂ…底面
３７ｃ…側面
４０…電動モータ
４１…駆動軸
４２…ウォームギア
９１…ステアリングハンドル
９２…コラムアッパ
９３…操舵角センサ
９４…転舵角センサ
９５…コラムロア
９６…転舵装置
９７…操向輪
９８…電子制御装置
９９…車速センサ
１００…加工ヘッド
１０１…切削刃
【図１】
2006290253.tif 000003
【図２】
2006290253.tif 000004
【図３】
2006290253.tif 000005
【図４Ａ】
2006290253.tif 000006
【図４Ｂ】
2006290253.tif 000007
【図４Ｃ】
2006290253.tif 000008
【図５Ａ】
2006290253.tif 000009
【図５Ｂ】
2006290253.tif 000010
【図５Ｃ】
2006290253.tif 000011
【図６】
2006290253.tif 000012
【図７】
2006290253.tif 000013
【図８】
2006290253.tif 000014
【図９】
2006290253.tif 000015
【図１０】
2006290253.tif 000016
【図１１】
2006290253.tif 000017
【図１２】
2006290253.tif 000018
【図１３】
2006290253.tif 000019
【図１４】
2006290253.tif 000020
【図１５】
2006290253.tif 000021
【図１６】
2006290253.tif 000022