(57)【要約】  【課題】  歯車の噛合部にて各歯車の歯が衝突することで発生する衝突音及び歯車の動作に伴って発生する摺動音を減少できる共に、装置を小型化でき、部品数及び組立工数を削減できる回転伝動機構を提供する。  【解決手段】  第１太陽歯車２２、第２太陽歯車２３、第１遊星歯車２４、２４及び第２遊星歯車２５、２５を備え、各遊星歯車を支持するキャリア２６を、伝達する回転の速度を変更するための変速用モータ２７の回転子と一体化することで、歯車の噛合部を減らし、回転子を筒形にして、第１太陽歯車２２を回転させる入力軸４ａが回転子を挿通する構成として、限られた空間を有効に活用する。【選択図】      図２
2006226375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１太陽歯車と、
該第１太陽歯車と同軸に支持された第２太陽歯車と、
前記第１太陽歯車に噛合する第１遊星歯車と、
前記第２太陽歯車に噛合し、前記第１遊星歯車と同行回転する第２遊星歯車と、
前記第１遊星歯車及び第２遊星歯車を各軸中心に回転可能に支持し、前記第１太陽歯車及び第２太陽歯車と同軸に回転するキャリアと、
各歯車が伝達する回転の回転速度を変化させるモータと
を備える回転伝動装置において、
前記モータは前記第１太陽歯車及び第２太陽歯車と同軸に配設してあり、
前記モータの回転子及び前記キャリアを一体にしてあること
を特徴とする回転伝動装置。
【請求項２】
前記回転子は筒形をなし、
前記第１太陽歯車と一体回転する入力軸又は前記第２太陽歯車と一体回転する出力軸が、前記回転子を挿通し、
前記入力軸又は前記出力軸と同軸に相対回転自在となるよう前記キャリア及び前記回転子が配設してある請求項１に記載の回転伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力側から出力側への回転の伝達を無段階に伝達比を変えて行うことができ、例えば、車両の操舵装置において、操舵部材の操作量と舵取機構の動作量との対応関係を変更するために用いられる回転伝動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵は、操舵部材に加えられた回転操作をコラム軸を介して舵取機構に伝え、舵取機構により車両の左右方向の直線動作に変換し、車輪の向きを変更することにより行われる。このような操舵を行う場合に、例えば、車両の走行速度が低速であるときには操舵部材の回転操作量に対して車輪の操向動作量を大きくし、逆に車両の走行速度が高速であるときには操舵部材の回転操作量に対して車輪の走向動作量を小さくすることで、低速走行時の運転操作を容易化でき、高速走行時の安定性を高めることができる。
【０００３】
このため、操舵部材と舵取機構とを連結するコラム軸の中途部に伝達比を変更して回転を伝達する回転伝動装置を配し、入力側である操舵部材側から出力側である舵取機構側への回転の伝達を伝達比を変えて行うことができる操舵装置が実用化されている。回転伝動装置として、例えば、遊星歯車機構及び回転速度を変更するためのモータを備え、無段階に伝達比を変更することができるものが実用化されている。
【０００４】
特許文献１においては、太陽歯車、遊星歯車及び内歯車を備える遊星歯車機構を用い、太陽歯車に入力軸を固定し、遊星歯車の回転軸を連結するキャリアに出力軸を固定し、内歯車を回転させるモータを備え、内歯車の回転速度を制御することで入力軸から出力軸への回転の伝達比を可変とすることができる操舵装置が提案されている。この操舵装置においては、モータにより内歯車を入力軸の回転方向と同方向へ回転させた場合には、内歯車の回転速度に応じて出力軸の回転速度を増速することができ、また、内歯車を入力軸と逆方向へ回転させた場合には、内歯車の回転速度に応じて出力軸の回転速度を減速することができる。
【０００５】
また、特許文献２においては、操舵部材と一体回転する第１内歯車と、第１太陽歯車と、第１内歯車及び第１太陽歯車と噛合する第１遊星歯車と、出力軸と一体回転する第２内歯車と、第２太陽歯車と、第２内歯車及び第２太陽歯車と噛合する第２遊星歯車とを備え、第１太陽歯車及び第２太陽歯車を一体としてモータにて回転させるようにすることで、回転の伝達比を可変とすることができる操舵装置が提案されている。この操舵装置においては、第１内歯車の回転が第１遊星歯車及び第２遊星歯車の自転及び公転を介して第２内歯車に伝達されるが、このときに、一体回転する太陽歯車をモータにより第１内歯車と同方向に回転させた場合は、太陽歯車の回転速度に応じて第２内歯車の回転速度を増速することができ、また、太陽歯車を第１内歯車と逆方向に回転させた場合は、第２内歯車の回転速度を減速することができる。
【特許文献１】実公平６−２８６０号公報
【特許文献２】特開２００２−２４０７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、車両の操舵装置においては車両の走行方向を変更する都度、操舵部材及びコラム軸の回転方向が切り替えられるため、遊星歯車機構を操舵装置に用いた場合、回転方向の切り替えの際に、各歯車の噛合部において異音が発生するという問題がある。この異音は、回転方向の切り替え時に各歯車の歯がバックラッシュの範囲内で相対移動し、互いに衝突することで発生する衝突音である。また、歯車の動作に伴う摺動音も発生する。
【０００７】
特許文献１及び特許文献２に記載の操舵装置においては、太陽歯車と遊星歯車との噛合部及び遊星歯車と内歯車との噛合部にて各歯車の歯が衝突し、異音が発生する。また、太陽歯車、遊星歯車及び内歯車の三種の歯車を噛合させる構成であるため、遊星歯車機構が大型化するという問題があり、部品数の増大及び組立工数の増大を招来するという問題がある。また、特許文献１に記載の操舵装置においては、モータの回転の伝達に更に別の歯車機構を用いているため、この歯車機構の噛合部でも異音が発生するという問題がある。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、遊星歯車機構を用いた回転伝動装置において、第１太陽歯車、第１遊星歯車、第２遊星歯車及び第２太陽歯車を備え、各遊星歯車を支持するキャリアとモータの回転子とを一体化し、キャリアの回転速度を制御して回転の伝達を行う構成とすることで、歯車の噛合部が太陽歯車及び遊星歯車の噛合部のみとなるため、歯車の衝突音を減少することができ、歯車の動作に伴う摺動音を減少することができ、また、部品数及び組立工数を削減でき、また、装置を小型化できる回転伝動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１発明に係る回転伝動装置は、第１太陽歯車と、該第１太陽歯車と同軸に支持された第２太陽歯車と、前記第１太陽歯車に噛合する第１遊星歯車と、前記第２太陽歯車に噛合し、前記第１遊星歯車と同行回転する第２遊星歯車と、前記第１遊星歯車及び第２遊星歯車を各軸中心に回転可能に支持し、前記第１太陽歯車及び第２太陽歯車と同軸に回転するキャリアと、各歯車が伝達する回転の回転速度を変化させるモータとを備える回転伝動装置において、前記モータは前記第１太陽歯車及び第２太陽歯車と同軸に配設してあり、前記モータの回転子及び前記キャリアを一体にしてあることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２発明に係る回転伝動装置は、前記回転子が筒形をなし、前記第１太陽歯車と一体回転する入力軸又は前記第２太陽歯車と一体回転する出力軸が、前記回転子を挿通し、前記入力軸又は前記出力軸と同軸に相対回転自在となるよう前記キャリア及び前記回転子が配設してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１発明に係る回転伝動装置においては、第１太陽歯車に加えられた回転により第１遊星歯車が自転し、第１遊星歯車の回転により第２遊星歯車が同行回転し、第２遊星歯車の自転により第２太陽歯車が回転することで、第１太陽歯車から第２太陽歯車へ回転が伝達される。このときにキャリアと一体化されたモータにより、キャリアを第１太陽歯車の回転と同（逆）方向へ回転させた場合には、キャリアと共に各遊星歯車が第１太陽歯車と同（逆）方向へ公転し、第２遊星歯車の公転速度の分だけ第２太陽歯車の回転を増（減）速することができるため、モータの回転方向及び回転速度を制御することで入力側から出力側へ無段階で伝達比を変更して回転を伝達することができる。また、歯車の噛合部が太陽歯車及び遊星歯車の噛合部のみとなるため、発生する異音を減少することができ、静粛な運転が可能となり、また、部品数及び組立工数を削減できるため、回転伝動装置の製造に伴うコストを削減することができる。
【００１２】
また第２発明に係る回転伝動装置においては、モータの回転子を筒形とし、第１太陽歯車と一体回転する入力軸又は第２太陽歯車と一体回転する出力軸が回転子を挿通する構成とすることで、限られた空間を有効に活用することができ、装置を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、車両の操舵装置における本発明に係る回転伝動装置の適用例を示す模式図である。図において１は、ラックピニオン式の操舵装置であり、車体の左右方向に延設された筒型のラックハウジング９の内部に軸長方向へ移動自在に支持されたラック軸１０を備えている。ラックハウジング９の両側から突出するラック軸１０の両端部には、タイロッド１１、１１が連結してあり、タイロッド１１、１１のラック軸１０との連結部の逆側端部は、各別のナックルアーム１２、１２を介して操舵用の車輪１３、１３が接続してある。ラック軸１０が軸長方向へ移動することにより、タイロッド１１、１１を介してナックルアーム１２、１２が押し引きされ、車輪１３、１３を左右に操向する構成となっている。
【００１４】
ラックハウジング９の一側端部近傍には、ラックハウジング９と交叉して円筒形をなすピニオンハウジング８が連設してあり、ピニオンハウジング８の内部には、軸心回りでの回動自在にピニオン軸７が支持してある。ピニオン軸７の下部には、図示しないピニオンが一体形成され、ラックハウジング９との交叉部において、ラック軸１０の該当部位に形成された図示しないラック歯に噛合してある。
【００１５】
ピニオンハウジング８の上部から突出するピニオン軸７の上端部には、中間軸６を介してコラム軸４が連結されている。コラム軸４は、車体の適宜部位に固定されて支持されるコラムハウジング５の内部に、軸回りでの回動自在に支持されている。また、コラム軸４は、コラムハウジング５の内部において、入力軸４ａと出力軸４ｂに分割されており（図２参照）、コラムハウジング５の上端部から突出する入力軸４ａには操舵部材２が連結され、下端部から突出する出力軸４ｂには中間軸６が連結されている。
【００１６】
コラムハウジング５の下部には、コラムハウジング５を拡径してなるギヤハウジング２１の内部に、入力軸４ａから出力軸４ｂへの回転の伝達を無段階に伝達比を変えて行う本発明の回転伝動装置が備えてあり、また、コラムハウジング５の上部には操舵部材２の回転角度を検出する操舵角センサ１４が配設してある。また、ギヤハウジング２１の上端部近傍のコラムハウジング５の外側には、操舵部材２の操作トルクを変化させる付加トルクを発生するための反力用モータ１８が配設してあり、反力用モータ１８が発生する付加トルクにより運転者は良好な操舵感を得ることができる。
【００１７】
ギヤハウジング２１内の回転伝動装置は伝達比を変更するための変速用モータ２７（図２参照）を備えており、変速用モータ２７及び反力用モータ１８は駆動回路１７ａ及び駆動回路１７ｂによりそれぞれ回転駆動される。駆動回路１７ａ及び駆動回路１７ｂの動作を制御する制御部１５には、操舵角センサ１４が検出する操舵部材２の回転角度及び車速センサ１６が検出する車両の走行速度が与えられ、これらの検出結果に応じた回転方向及び回転速度で変速用モータ２７及び反力用モータ１８を回転させるように、制御部１５は駆動回路１７ａ及び駆動回路１７ｂへ駆動指令を与えている。
【００１８】
図２は、本発明に係る回転伝動装置の構成を示す縦断面図である。コラム軸４を構成する入力軸４ａ及び出力軸４ｂは、ギヤハウジング２１の内部において入力軸４ａの下端及び出力軸４ｂの上端を対向させて配してある。入力軸４ａの下端部には第１太陽歯車２２が一体形成されており、出力軸４ｂの上端部には第２太陽歯車２３が一体形成されている。入力軸４ａ、第１太陽歯車２２、第２太陽歯車２３及び出力軸４ｂは同軸に回転するようにしてある。
【００１９】
第１太陽歯車２２の外周の歯部には、２つの第１遊星歯車２４、２４が噛合されており、また、第２太陽歯車２３の外周の歯部には、２つの第２遊星歯車２５、２５が噛合されている。第１遊星歯車２４、２４及び第２遊星歯車２５、２５はそれぞれ同軸で一体に回転するよう、支軸２９、２９に連ねて固定してある。支軸２９、２９は、入力軸４ａ及び出力軸４ｂと平行となるように、入力軸４ａ及び出力軸４ｂと相対回転する後述のキャリア２６に枢支されている。
【００２０】
図３は、本発明に係る回転伝動装置のキャリア２６の構成を示す分解斜視図である。キャリア２６は、円筒形の回転子２６ａと、円盤形の第１キャリア板２６ｂ及び第２キャリア板２６ｃと、第１キャリア板２６ｂ及び第２キャリア板２６ｃを連結する２つの連結部材２６ｄ、２６ｄとを備えている。回転子２６ａは、ダイレクトドライブ方式のモータの回転子をなしており、第１キャリア板２６ｂと一体成形又は溶接等の手段によって固定してある。入力軸４ａは、回転子２６ａ及び第１キャリア板２６ｂの中心に穿設された図示しない貫通孔を挿通し、これらを同軸で相対回転自在となるように支持している。
【００２１】
第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５を一体に固定してある支軸２９は、第１キャリア板２６ｂ及び第２キャリア板２６ｃの間で、両キャリア板の中心の貫通孔を挟んで対向する位置に配されたニードル軸受３４により枢支されている。第１キャリア板２６ｂ及び第２キャリア板２６ｃは、２つの連結部材２６ｄ、２６ｄにより連結され、ねじ２６ｅ、２６ｅにより固定される。出力軸４ｂは、第２キャリア板２６ｃの中心に穿設された貫通孔を挿通し、第２キャリア板２６ｃを同軸で相対回転自在となるように支持している。
【００２２】
キャリア２６は、第１遊星歯車２４、２４、第２遊星歯車２５、２５及び支軸２９、２９と共に、入力軸４ａ及び出力軸４ｂと同軸に相対回転自在となるよう、玉軸受３０にてギヤハウジング２１に支持されており、また、玉軸受３１及びニードル軸受３２により入力軸４ａに支持され、玉軸受３３により出力軸４ｂに支持されている。このようにキャリア２６は内外両側からの支持により安定して回転できるよう構成されている。
【００２３】
キャリア２６の回転子２６ａの外周部には、その外周面に沿って複数個の磁石２７ａ、２７ａ…が、Ｎ極及びＳ極が交互になるよう配設してあり、ギヤハウジング２１の内周部には磁石２７ａと対向する位置にコイル２７ｂが周設してある。回転子２６ａ、磁石２７ａ及びコイル２７ｂにより入力軸４ａと同軸に回転するダイレクトドライブ方式の変速用モータ２７が形成してあり、回転子２６ａを有するキャリア２６の回転方向及び回転速度を制御して、入力軸４ａの回転を出力軸４ｂへ無段階に伝達比を変えて伝達することができる。
【００２４】
また、コラム軸４の入力軸４ａの中途部には、減速歯車機構４０を介して反力用モータ１８が接続されている。減速歯車機構４０は、入力軸４ａの外周部に一体的に形成された第１歯車４０ａと、第１歯車４０ａと噛合し、反力用モータ１８の出力軸に連結された第２歯車４０ｂとを有しており、反力モータ１８は、入力軸４ａから出力軸４ｂへの回転の伝達比を変化させずに、操舵部材２の操作トルクを変化させる付加トルクを発生する。反力用モータ１８が発生する付加トルクは、運転者が操舵部材２に加える回転操作に対する抵抗であり、例えば車両の高速走行時には大きな付加トルクを発生し、低速走行時には小さな付加トルクを発生するように、制御部１５が反力用モータ１８を駆動する駆動回路１７ａを制御している。
【００２５】
以上の構成の回転伝動装置を備える操舵装置において、操舵のために操舵部材２が回転操作された場合、操舵部材２に連結されたコラム軸４の入力軸４ａが回転し、入力軸４ａの端部に形成された第１太陽歯車２２が回転する。
【００２６】
ここで、変速用モータ２７が回転駆動されておらず、キャリア２６が回転しない状態としてある場合、第１太陽歯車２２の回転により第１遊星歯車２４、２４がそれぞれの支軸２９、２９にて自転し、第２遊星歯車２５、２５が第１遊星歯車２４、２４と一体に自転する。第２遊星歯車２５、２５の自転により、第２太陽歯車２３が回転し、この回転が出力軸４ｂから中間軸６を介してピニオン軸７へ伝達され、ラック軸１０の軸長方向の移動に変換され、車輪１３、１３の向きが変更される。
【００２７】
このとき、第１太陽歯車２２を備える入力軸４ａから第２太陽歯車２３を備える出力軸４ｂへの回転の伝達は、第１遊星歯車２４、２４の歯数と第２遊星歯車２５、２５の歯数との比に応じて決まる固定の伝達比で行われ、車輪１３、１３は操舵部材２の操作方向に、操作量に対応する角度だけ操向される。
【００２８】
これに対し、変速用モータ２７を回転駆動し、キャリア２６を入力軸４ａと同方向へ回転させた場合、第１太陽歯車２２の回転は、キャリア２６と共に公転する第１遊星歯車２４、２４及び第２遊星歯車２５、２５の自転を介して第２太陽歯車２３へ伝達され、第２太陽歯車２３は、モータによるキャリア２６の公転速度分だけ第１太陽歯車２２よりも増速された速度で回転する。このとき、入力軸４ａから出力軸４ｂへの回転の伝達は、第１遊星歯車２４、２４の歯数と第２遊星歯車２５、２５の歯数との比に応じて決まる固定の伝達比以上で行われる増速伝動であり、車輪１３、１３は操舵部材２の操作量に対応する角度より大きく操向される。
【００２９】
一方、変速用モータ２７を回転駆動し、キャリア２６を入力軸４ａと反対方向へ回転させた場合、第２太陽歯車２３は、キャリア２６の公転速度分だけ第１太陽歯車２２よりも減速された速度で回転する。このとき、入力軸４ａから出力軸４ｂへの回転の伝達は、第１遊星歯車２４、２４の歯数と第２遊星歯車２５、２５の歯数との比に応じて決まる固定の伝達比以下で行われる減速伝動であり、車輪１３、１３は操舵部材２の操作量に対応する角度より小さく操向される。
【００３０】
変速用モータ２７の回転方向及び回転速度は、操舵角センサ１４及び車速センサ１６の検出結果に応じて制御部１５が決定し、駆動回路１７ｂへ駆動指令を与えることで変速用モータ２７の回転方向及び回転速度を制御している。これにより、例えば、低速走行時には伝達比を大きく、高速走行時には伝達比を小さくなるよう制御した場合、低速走行時の運転操作を容易化でき、高速走行時の安定性を高めることができる。また、運転者が行う操舵部材２の回転操作に対して抵抗を与えるために、制御部１５が反力用モータ１８の回転を制御して、低速走行時には小さな付加トルク、高速走行時には大きな付加トルクを発生させることで、運転者は良好な操舵感を得ることができる。
【００３１】
本発明に係る回転伝動装置においては、ダイレクトドライブ方式の変速用モータ２７の回転子を、キャリア２６の第１キャリア板２６ｂと一体としてある回転子２６ａとすることで、従来の回転伝動装置と比較して歯車の数を削減できるため、回転方向を切り替える際に発生する歯車の衝突音及び歯車の動作に伴う摺動音を抑えることができ、また、装置を小型化することができ、部品数及び組立工数の削減によりコストを削減することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態においては、第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５を２つずつ備える構成としたが、これに限らず、１つずつ又は３つずつ以上であってもよい。また、ダイレクトドライブ方式の変速用モータ２７の回転子と第１キャリア板２６ｂとを一体化する構成としたが、第２キャリア板２６ｃと一体とする構成であってもよい。また、第１キャリア板２６ｂ、第２キャリア板２６ｃ及び連結部材２６ｄをねじ２６ｅにて固定する構成としたが、これに限らず、溶接又は一体成形等他の方法により固定する構成としてもよい。また、反力用モータ１８をダイレクトドライブ方式のモータとして構成してもよく、反力用モータ１８を備えない構成であってもよい。また、本発明に係る回転伝動装置は、車両の操舵装置のみでなく、他の装置に適用してもよい。また、本発明に係る回転伝動装置は複数個の歯車を用いて回転の伝達を行う構成であるが、これに限らず、プーリ及びベルトを用いて回転を伝達する回転伝動装置に同様の構成を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】車両の操舵装置における本発明に係る回転伝動装置の適用例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る回転伝動装置の構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明に係る回転伝動装置のキャリアの構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ラックピニオン式操舵装置
４  コラム軸
４ａ  入力軸
４ｂ  出力軸
２２  第１太陽歯車
２３  第２太陽歯車
２４  第１遊星歯車
２５  第２遊星歯車
２６  キャリア
２６ａ  回転子
２６ｂ  第１キャリア板
２６ｃ  第２キャリア板
２７  変速用モータ
２９  支軸
【図１】
2006226375.tif 000003
【図２】
2006226375.tif 000004
【図３】
2006226375.tif 000005