(57)【要約】  【課題】  小さいロック解除力で確実にロック解除できる可変舵角比操舵装置のロック構造を提供する。  【解決手段】  ４つのかさ歯車を有する差動歯車装置の差動歯車ケースを舵角増減軸とし、舵角増減軸をウォームギヤとウォームホイール２２を介してモータＭで制御する可変舵角比操舵装置１のウォームギヤ軸２２に複数の凹部４１ａを有するロックプレート４１を取り付け、凹部４１ａと係合可能な凸部４３ｃを有するロックアーム４３と、ロックアーム４３を引き離すプランジャー４５を設ける。図示のロック状態で、プランジャー４５を作動させると共にモータを回転させる。ロックプレート４１には入力軸１１側又は出力軸１３側からの回転力が加わっているが、回転力はウォームギヤ２２により減少するので、プランジャー４６の引き力とモータＭの回転力により、確実にロック解除できる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４つのかさ歯車を有する差動歯車装置の第１かさ歯車を入力軸とし、この入力軸と同じ軸線上に設けた第２のかさ歯車を出力軸とし、この軸線回りに回動する差動歯車ケースを舵角増減軸とし、舵角増減軸をウォームギヤとウォームホイールを介してモータで制御する可変舵角比操舵装置のロック構造であって、
ロック構造は、複数の凹部を有しウォームギヤの軸に取付けられたロックプレートと、ロックプレートの凹部と係脱可能な凸部を有し揺動可能に軸支されているロックアームと、ロックアームをロックプレートに接離させる電磁装置を備えていることを特徴とする可変舵角比操舵装置のロック構造。
【請求項２】
ロックプレートの凹部及びロックアームの凸部は台形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の可変舵角比操舵装置のロック構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のステアリング装置における可変舵角比操舵装置のロック構造に関する。
【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舵角比操舵装置を備えたステアリング装置は、モータからの回転アシストがないとき(特にモータの故障した時）、ステアリングホイール軸又はステアリングギヤ側軸から回転力が入力された場合、モータが回転してしまい、ステアリングホイール軸とステアリングギヤ側軸の角度ズレが発生してしまうことがある。これを防止するため、可変舵角比操舵装置にロック機構を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
その１例を図７、図８に示す。この可変舵角比操舵装置は、太陽ギヤ１１１、遊星ギヤ１１３，１１４及び外周ギヤ１１５から遊星歯車機構１１０と、モータ１２０及びモータハウシング１２４内に設けられたロック機構１３０とから構成され、太陽ギヤ１１１はモータ１２０のロータ１２３の回転軸１２３に取付けられ、外周ギヤ１１５はステータ１２２と一体のモータハウシング１２４に取付けられている。遊星ギヤ１１３，１１４を支持しているキャリア１１２は入力軸１０１としてステアリングホイール軸に接続され、モータハウシング１２４はステアリングギヤが接続される出力軸１０２となっている。
【０００４】
ロック機構１３０は、図８に示すように、モータの回転軸１２３に取付けられた複数の凹部１３１ａを有するロックプレート１３１と、モータハウシング１２４に一端が軸支されロックプレート１３１の凹部１３１ａに嵌合可能な凸部１３２ａを有するロックアーム１３２と、ロックアーム１３２をロックプレート１３１の方向に付勢するばね１３４と、ロックアーム１３２をばね１３４に抗してロックプレート１３１から離れる方向に回動させる電磁コイル１３３とから構成され、操舵角偏差が所定値以上になったとき、電磁コイル１３３の通電が切れることでロックアーム１３２の凸部１３２ａをロックプレート１３１の凹部１３１ａに嵌合させてモータ１２０のロータを停止させている。
【０００５】
このロック機構のロックアームには出力軸に接続されているステアリングギヤ側からの逆入力(負荷)が直接的に作用する。そのためロックアームの凸部は、外れを防止するためくい込み形状にする必要がり、ロックプレートの凹部に噛み込んでロックが解除できない場合がある。この噛み込を回避するため、ロック解除時ロックプレートが連結されている軸を回転方向に往復運動させる制御を設け、噛み込みによるロック解除不良を防止しようとしている(例えば、特許文献２参照)。
【特許文献１】特開平１１−３４８９４号公報
【特許文献２】特開２００１−４８０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ロック機構は、ロックプレートを回転方向に往復運動させる制御を必要とするため制御が複雑化し、コストが高くなる。また、ロックプレートの往復運動により、ロックアームの凸部とロックプレートの凹部がたたくように接触するため、異音発生が懸念される。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、ロック解除力が小さくて済む可変舵角比操舵装置のロック構造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】
【０００８】
本発明は、４つのかさ歯車を有する差動歯車装置の第１かさ歯車を入力軸とし、この入力軸と同じ軸線上に設けた第２のかさ歯車を出力軸とし、この軸線回りに回動する差動歯車ケースを舵角増減軸とし、舵角増減軸をウォームギヤとウォームホイールを介してモータで制御する可変舵角比操舵装置のロック構造であって、
ロック構造は、複数の凹部を有しウォームギヤの軸に取付けられたロックプレートと、ロックプレートの凹部と係脱可能な凸部を有し揺動可能に軸支されているロックアームと、ロックアームをロックプレートに接離させる電磁装置を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、ロック機構をウォームギヤの軸上に設けているため、ステアリングギヤ側からの逆入力(負荷)がロック機構に直接的に作用しない。そのため、この逆入力によりウォームギヤを回転させようとする回転力は小さいので、ロックアームの凸部及びロックプレートの凹部の形状をくい込み形状としなくとも、軽いロックアームの付勢力のみでロックプレートの回転を阻止できる。
【００１０】
ロックプレートの凹部及びロックアームの凸部は、台形状に形成することが好ましい。台形状に形成することにより、くい込みを防止でき、ロックの解除がより確実にできる。
【発明の効果】
【００１１】
簡単な構成でかつ小さいロック解除力でロック解除を確実に行うことができる。また、従来ロック解除時に行っていたロックプレートを回転方向に往復運動をさせる制御などを必要としないので、制御を簡単にできるとともに、往復運動などによる異音発生の懸念がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１に、自動車のステアリング装置に用いられる可変舵角比操舵装置の構成を、図２に、要部分解図を、図３、図４にロック機構のロック状態とロック解除状態を、図５、図６に差動歯車装置の構成を示す。
【００１３】
図1、図５、図６について、可変舵角比操舵装置１は、ウォームギヤとウォームホイール及びモータＭを持った差動歯車装置１０とウォームギヤの回転をロックするロック機構４０とから構成されている。
【００１４】
差動歯車装置１０は、第１のかさ歯車１２をハンドル側に接続される入力軸１１とし、これと同一軸線上にある第２のかさ歯車１４を出力軸１３としてステアリングギヤ（ラック・ピニオン装置）側に接続され、第１、第２のかさ歯車１２、１４と噛合して入出力軸１１，１３の軸線に直交する軸線回りを回動する第３、第４かさ歯車１５、１６の軸１５ａ，１６ａを軸支している差動歯車ケース２０を操舵角増減軸としている。
【００１５】
操舵角増減軸である差動歯車ケース２０の外周には、ウォームホイール２１が一体に設けられている。なお、入力軸１１と出力軸１３の回転は逆方向となるので、ステアリングギヤはハンドルと操舵輪との回転方向が同じくなるように接続されている。
【００１６】
差動歯車装置１０の上部には、ウォームホイール２１を回転させるためのウォームギヤ２２が設けられており、ウォームギヤ２２にはモータＭが接続されている。ウォームギヤ２２の端部２２ａは断面小判型をしており、その長径部にはネジが形成されている。この端部２２ａには、ロック機構４０のロックプレート４１が取付けられ固定用ナット４２で固定されている。
【００１７】
差動歯車ケース２０は、入出力軸１１、１３に取付けられたベアリングＢ１，Ｂ２と差動歯車装置のハウジング３０に取付けられたベアリングＢ３，Ｂ４を介して支持されている。また、第３、第４かさ歯車１５、１６の軸１５ａ，１６ａは、差動歯車ケース２０のベアリング支持部２０ａにベアリングＢ５，Ｂ６を介して軸支されている。
【００１８】
ハウジング３０は、第１、第２、第３のハウジング３１，３２，３３分割されていており、左右の第１、第２ハウジング３１、３３は中央の第２のハウジング３２にボルト・ナット３４で取付けられる。ウォームギヤ２２は第２のハウジング３２にベアリングＢ７〜Ｂ９を介して取付けられており、モータＭは第２のハウジング３２にモータ取付け部材３４を介して取付けて、モータＭの軸３９を第２のハウジング３２から突出しているウォームギヤ２２の軸端２２ｂに連結させている。第２のハウジング３２の他端側はロック機構取付け部３５(図２）となっている。
【００１９】
図２について、ハウジング３０のロック機構取付け部３５には、上部にウォームギヤ２２の端部２２ａが挿通する孔３６が設けられ、下部に位置決め用穴３８が設けられている。また、上部の左右及び下部にロック機構のケース４８を取付けるためのネジ穴３７ａ〜３７ｃが設けられている。
【００２０】
ロック機構４０は、ウォームギヤ２２の端部２２ａに取付けられたロックプレート４１と、ロックプレート４１の回転をロックするロックアーム４３と、ロックアーム４３の可動端を上下させる電磁装置としてのプランジャー装置４５と、これらを覆うケース４８等で構成されている。
【００２１】
ロックプレート４１は、中心部にウォームギヤ２２の端部２２ａと嵌合可能な小判形の孔４１ｂを有し、外周部にロックアーム４３の凸部４３ｃが嵌合可能な４つの台形状の凹部４１ａを有する。ロックアーム４３は、ロックアーム支点ピン４４が挿通する孔４３ａとプランジャー装置４５のプランジャー４６に取付けられたピン４６ａが係合する長孔４３ｂとロックプレート４１の凹部４１ａに嵌合可能な台形状の凸部４３ｃを有する。
【００２２】
プランジャー装置４５は、ソレノイドコイルの通電で下方に吸引されるプランジャー４６とプランジャー４６を上方に付勢するばね（図示省略）と、プランジャーケース４７で構成されている。プランジャーケース４７の外面には、ハウジング３２に設けられている位置決め用の穴３８に係合する凸部(図示省略)と、ロック機構のケース４８の内面に設けられている位置決め用穴(図示省略)と係合する凸部４７ｂ、４７ｃが設けられている。
【００２３】
また、ロック機構のケース４８には、ハウジング３２に設けられているネジ穴３７ａ〜３７ｃと対応するケース取付けボルト４９ａ〜４９ｃが挿通する孔４８ａ〜４８ｃとロックアームの支点ピン４３ａを取付ける孔４８ｄが設けられている。
【００２４】
ロック機構４０は、以下のように組み立てられる。すなわち、ウォームギヤ２２の端部２２ａにロックプレート４１を嵌め固定用ナット４２で固定する。一方、プランジャー装置４５は、そのケース４７に設けられている凸部４７ａ〜４７ｃをロック機構のケース４８の内面に設けられている位置決め用の穴に嵌合させ、次いで、プランジャー４６に設けられているピン４６ａにロックアーム４３の孔４３ｂを係合させるようにして、支点ピン４４をロックアーム４３の孔４３ａ及びケース４８の孔４８ｄに挿通し、支点ピン４４をケース４８に固定する。
【００２５】
このプランジャー装置４５とロックアーム４３が取付けられたケース４８をボルト４９ａ〜４９ｃを用いてハウジング３２に固定する。プランジャー４６は吸引されていないので、ロックアーム４３の凸部４３ｃは図３に示すようにロックプレート４１の凹部４１ａに嵌合しており、ロック状態にある。
【００２６】
次に、上記ロック機構４０の動作について説明する。
【００２７】
自動車を始動させると、プランジャー装置４５のソレノイドコイルに通電されプランジャー４６が吸引されて、ロック機構４０のロックアーム４３は、図３のロック状態から図４に示すように引き下げられて凸部４３ｃがロックプレート４１の凹部４１ａから外れ、ロック解除状態となる。走行中モータＭは、走行条件に応じた回転角指令により回転され差動歯車ケース２０の回転制御によって差動歯車装置１０のギヤ比が可変制御され、出力軸１３に接続されているラック・ピニオン装置を介して操舵車輪が走行条件に応じた差動歯車装置１０のギヤ比で操舵される。
【００２８】
モータＭの故障等により回転アシストがないとき、差動歯車装置１０の入力軸１１側又は出力軸１３側から回転力が入力された場合、ウォームギヤ２２が回転してしまい、入力軸１１と出力軸１３の角度ズレが発生してしまう場合がある。これを防止するため、モータＭが故障した場合や角度ズレが発生してもモータＭにより補正が働かない場合には、プランジャー装置４５のソレノイドコイルの通電が遮断されて、プランジャー４６は図視省略されているばねにより、復帰し、ロック機構４０は図３に示すロック状態になる。
【００２９】
これにより、差動歯車装置１０のギヤ比が固定され、入力軸１１の回転がそのまま出力軸１３に伝達されるため、操舵を安定して行えるようにして安全を確保している。
【００３０】
この時、差動歯車装置１０の入力軸１１側又は出力軸１３側からロック機構４０に伝達される回転力はウォームギヤ２２によって減少されるので、ロックプレート４１の凹部４１ａ及びロックアーム４３の凸部４３ｃが台形状に形成されていても、プランジャー４６のばねにより、ロックアーム４３をロックプレート４１側に押し付ける力と、ロックプレート４１の凹部４１ａの斜面とロックアーム４３の凸部４３ｃの斜面の噛み合わせにより確実にロックできる。
【００３１】
ロックの解除は、自動車の始動時に、プランジャー装置４５のソレノイドコイルに通電をして行うが、ロックはロックプレート４１の台形状の凹部４１ａの斜面とロックアーム４３の台形状の凸部４３ｃの斜面で噛み合わされており、また入力軸１１側又は出力軸１３側からロック機構４０に伝達される回転力はウォームギヤ２２によって減少されるので、ロックアーム４３をロックプレート４１から引き離すソレノイドコイルによるプランジャー４６の引き力と、モータＭの回転力（入力軸１１側又は出力軸１３側からロック機構４０に伝達される回転力と反対方向の回転力）により、確実にロックの解除が行われる。また、従来のようにロックプレート４１を往復運動させる必要がないので、余分な制御も必要なく、異音の発生もない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ロック機構を有する可変舵角比操舵装置の一例を示す斜視図。
【図２】ロック機構の分解斜視図。
【図３】ロック機構のロック状態説明図。
【図４】ロック機構のロック解除状態説明図。
【図５】差動歯車装置を示す正断面図。
【図６】差動歯車装置を示す側断面図。
【図７】従来例に係る可変舵角比操舵装置の構成説明図。
【図８】ロック機構の概略図。
【符号の説明】
【００３３】
１…可変舵角比操舵装置、１０…差動歯車装置、１１…入力軸、１２…第１のかさ歯車、１３…出力軸、１４…第２のかさ歯車、１５，１６…第３、第４のかさ歯車、２０…差動歯車ケース（操舵角増減軸）、２１…ウォームホイール、２２…ウォームギヤ、３０（３１〜３３）…ハウジング、４０，４０’…ロック機構(ロック構造)、４１，４１’…ロックプレート、４１ａ…台形状の凹部、４１ａ’…矩形状の凹部、４３…ロックアーム、４３ａ…台形状の凸部、４３ａ’…矩形状の凸部、４４…ロックアーム支点ピン、４５…プランジャー装置(電磁装置)、４６…プランジャー、４８…ロック機構のケース。
【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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【図７】
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【図８】
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