(57)【要約】    【課題】構造が簡単な低騒音を達成し易い安価なステアリング装置を提供すること。    【解決手段】ピニオン軸７と同軸上に一体回転可能に設けられたピニオンギヤ１３と、ピニオンギヤ１３と噛み合う中間ギヤ１４と、ピニオンギヤ１３および中間ギヤ１４を回転自在に支持するとともにピニオンギヤ１３の回転中心Ｃ１の回りに回転自在であるセクタギヤ１５と、セクタギヤ１５に噛み合うウォーム軸１６と、ウォーム軸１６を回転駆動する電動モータ１７とを備える。ピニオンギヤ１３が時計回り方向Ｘ１に回転し、中間ギヤ１４が反時計回り方向Ｘ２に回転するときに、セクタギヤ１５を時計回り方向Ｙ１に回転させた場合には、中間ギヤ１４の回転は減速され、伝達比（転舵比）が大きくなる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材に連動して回転するピニオンギヤと、
そのピニオンギヤと噛み合う中間ギヤと、
その中間ギヤと噛み合い軸長方向に移動可能であって転舵輪に連なるラック軸と、
ピニオンギヤおよび中間ギヤを回転自在に支持するとともに、ピニオンギヤの同軸上に回転中心を有しその回転中心の回りに回転自在である支持体と、
その支持体を回転駆動する駆動部材とを備えるステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、上記支持体は駆動部材により駆動されるギヤと噛み合うセクタギヤからなることを特徴とするステアリング装置。
【請求項３】
請求項１または２において、上記支持体の回転に伴って操舵部材の操舵量に対する転舵輪の転舵量の比が可変されるステアリング装置。
【請求項４】
請求項１，２または３において、上記中間ギヤは、ピニオンギヤの回転中心を中心とする円周上に配置された複数の中間ギヤを含むステアリング装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１項において、上記ラック軸を軸方向に摺動自在に支持するラック軸支持装置を備え、そのラック軸支持装置は、ラック軸を当該ラック軸に噛合している中間ギヤに付勢する付勢部材を含むステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵部材の操作に基づいて転舵輪を転舵するステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイール等の操舵部材の操舵量に対する転舵輪の転舵量の比（伝達比）を可変とする伝達比可変機構（ＶＧＲＳ： Variable Gear Ratio System ）として、遊星ギヤ機構と、遊星ギヤ機構のリングギヤを駆動する伝達比可変用の電動モータとを備えるステアリング装置が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開昭５９−２０９９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、伝達比可変機構としての遊星ギヤ機構は、太陽ギヤ、複数の遊星ギヤおよびリングギヤを含んでいて構造が複雑であり、製造コストが高い。また、遊星ギヤ機構はバックラッシの調整が困難であるため、バックラッシが大きくなりがちで、その結果、騒音が大きい。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で、低騒音を達成し易い安価なステアリング装置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】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材に連動して回転するピニオンギヤと、そのピニオンギヤと噛み合う中間ギヤと、その中間ギヤと噛み合い軸長方向に移動可能であって転舵輪に連なるラック軸と、ピニオンギヤおよび中間ギヤを回転自在に支持するとともに、ピニオンギヤの同軸上に回転中心を有しその回転中心の回りに回転自在である支持体と、その支持体を回転駆動する駆動部材とを備え、上記支持体は、その外周の一部にウォーム軸と噛合するギヤ歯が形成されたセクタギヤからなることを特徴とするものである。
【０００５】
本発明では、駆動部材によって支持体を回転させることにより、中間ギヤがピニオンギヤの回りを回るので、中間ギヤの回転を増速または減速することができ、その結果、操舵部材の操舵量に対する転舵輪の転舵量の比（伝達比、転舵比）を可変することができる。  従来の遊星ギヤ機構では、大型のリングギヤが必要であって、そのリングギヤの周方向に等間隔で配置された多くの遊星ギヤが必要であったので、構造が大型化していた。これに対して、本発明では、リングギヤの構成を省略することができ、また、中間ギヤは必要最小限の個数でよいので、遊星ギヤ機構と比較してギヤ構造を格段に簡素化することができ、製造コストを安くすることができる。また、ギヤ構造が簡素化されることから、バックラッシの調整も容易となる結果、低騒音を容易に達成することができる。
【０００６】
また、上記支持体は駆動部材により駆動されるギヤと噛み合うセクタギヤからなる場合がある。セクタギヤは必要最小限の角度範囲にギヤ歯を形成すればよいので、遊星ギヤ機構と比較してギヤ構造を格段に簡素化することができ、製造コストを安くすることができる。駆動部材により駆動されるギヤとして、例えばウォーム軸を用いてもよい。
また、上記支持体の回転に伴って操舵部材の操舵量に対する転舵輪の転舵量の比が可変される場合がある。その場合、車両の走行状況等に応じて、操舵部材の操作量に対する転舵輪の転舵量の比（伝達比。転舵比）を可変することができる。
【０００７】
また、上記中間ギヤがピニオンギヤの回転中心を中心とする円周上に配置された複数の中間ギヤを含む場合がある。その場合、セクタギヤの回転角度範囲が大きい場合への対処が可能となる。
また、上記ラック軸を軸方向に摺動自在に支持するラック軸支持装置を備え、そのラック軸支持装置は、ラック軸を当該ラック軸に噛合している中間ギヤに付勢する付勢部材を含む場合がある。その場合、中間ギヤとラック軸との間のバックラッシを除去することができ、騒音を格段に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態のステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、ステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結される中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されるピニオン軸７と、軸長方向に移動可能な転舵軸としてのラック軸８と、ピニオン軸７の回転をラック軸８に伝達するとともに伝達比を変更することのできる伝達比可変機構Ａとを備えている。
【０００９】
ラック軸８は車体に固定されるハウジング９内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラック軸８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム１１を介して対応する転舵輪１２に連結されている。
図２を参照して、伝達比可変機構Ａは、ピニオン軸７と同軸上に一体回転可能に設けられたピニオンギヤ１３と、そのピニオンギヤ１３と噛み合う中間ギヤ（アイドルギヤ）１４と、ピニオンギヤ１３および中間ギヤ１４を回転自在に支持するとともにピニオンギヤ１３の回転中心Ｃ１の回りに回転自在である支持体としてのセクタギヤ１５と、そのセクタギヤ１５に噛み合うウォーム軸１６と、そのウォーム軸１６を回転駆動することによりセクタギヤ１５を駆動するための駆動部材としての電動モータ１７とを備える。
【００１０】
ウォーム軸１６は電動モータ１７の回転軸１７ａと同軸上に一体回転可能に連結されている。セクタギヤ１５の外周１５ａの一部には、ウォーム軸１６と噛み合うギヤ歯１５ｂが形成されている。ラック軸８は中間ギヤ１４のギヤ歯１４ａに噛み合うラック歯８ａを有している。
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオンギヤ１３を介して中間ギヤ１４に伝達され、その中間ギヤ１４のギヤ歯１４ａおよびラック歯８ａによって、ラック軸８の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１２の転舵が達成される。
【００１１】
また、ハウジング９の軸方向の所定位置には、ラック軸支持装置１８が配置されている。具体的には、ハウジング９には、ラック軸８を隔てて中間ギヤ１４と反対側にラック軸支持装置１８のハウジング１９が設けられており、そのハウジング１９の案内孔２０内に、有底円筒状をなすサポートヨークとしてのラックガイド２１が前後に進退自在に収納されている。
【００１２】
図３を参照して、ラックガイド２１の前面２１ａには、ラック軸８を軸長方向に摺動自在に支持する凹面２２が形成されている。この凹面２２には、ラック軸８の周面に摺接するパッド２３が取り付けられている。再び図２を参照して、ラックガイド２１の後面２１ｂには、ラックガイド２１をラック軸８側へ付勢する付勢部材２４を収容するための凹所２５が形成されている。
【００１３】
案内孔２０の入口には、ねじ部２０ａが形成され、そのねじ部２０ａに固定プラグ２６がねじ込まれて固定されている。付勢部材２４は例えば圧縮コイルばねからなり、ラックガイド２１の凹所２５の底部と固定プラグ２６との間に介在している。付勢部材２４は、ラックガイド２１を介してラック軸８を中間ギヤ１４側へ弾性的に付勢することにより、ラック軸８と中間ギヤ１４との間のバックラッシを除去する。
【００１４】
本実施の形態の特徴とするところは、操舵部材２の操舵量に対する転舵輪１２の転舵量の比（伝達比。転舵比）を可変するために上記の伝達比可変機構Ａを設けた点にある。具体的には、図１を参照して、伝達比可変機構Ａの電動モータ１７の動作は制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）２７によって制御される。
ＥＣＵ２７には、車両の速度を検出するための車速センサ２８と、操舵部材２の操舵角を検出するための操舵角センサ２９と、操舵部材２から入力される操舵トルクを検出するための操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ３０と、ラック軸８の軸方向位置に関連して転舵輪１２の転舵角を検出するための転舵角センサ３１とが接続されている。
【００１５】
ＥＣＵ２７は、各センサ２８〜３１から入力される信号に基づいて、電動モータ１７を駆動するための駆動回路３２に制御信号を出力する。すなわち、ＥＣＵ２７では、各センサ２８〜３１から入力される信号に基づいて、車両の走行状況を判断し、操舵部材２の操舵量と転舵輪１２の転舵量の比（伝達比、転舵比）を設定し、この設定した伝達比および操舵部材２の操作量などに基づいて、駆動部材としての電動モータ１７を駆動制御する。      
【００１６】
本実施の形態によれば、電動モータ１７によりウォーム軸１６を回転させると、その回転方向に応じて、セクタギヤ１５が回転変位し、これに伴って中間ギヤ１４がピニオンギヤ１３の回りを回る（すなわち、ピニオンギヤ１３の回転中心Ｃ１を中心とする円周４０に沿って時計回り方向Ｚ１または反時計回り方向Ｚ２に公転する）ので、中間ギヤ１４の回転を増速または減速することができる。
【００１７】
図２において、例えばピニオンギヤ１３が時計回り方向Ｘ１に回転し、中間ギヤ１４が反時計回り方向Ｘ２に回転するときに、セクタギヤ１５を時計回り方向Ｙ１に回転させた場合には、図４に示すように、その中心が時計回り方向Ｚ１に変位する中間ギヤ１４の反時計回り方向Ｘ２の回転は減速されることになり、伝達比（転舵比）を小さくすることができる。逆にセクタギヤ１５を反時計回り方向Ｙ２に回転させた場合には、中間ギヤ１４の回転は増速されることになり、伝達比（転舵比）を大きくすることができる。
【００１８】
その結果、車両の走行状況等に応じて、伝達比（転舵比：操舵部材２の操舵量に対する転舵輪１２の転舵量の比）を可変することができる。また、これとともに、電動モータ１７の動力を用いた操舵補助を達成することができる。
従来の遊星ギヤ機構では、大型のリングギヤが必要であって、そのリングギヤの周方向に等間隔で配置された多くの遊星ギヤが必要であったので、構造が大型化していた。
【００１９】
これに対して、本実施の形態では、そのリングギヤの構成を省略することができ、また、中間ギヤ１４は必要最小限の個数（本実施の形態では単一の中間ギヤ）でよく、さらに、セクタギヤ１５は必要最小限の角度範囲にギヤ歯を形成すればよい。したがって、従来の遊星ギヤ機構と比較してギヤ構造を格段に簡素化することができる。その結果、製造コストを安くすることができる。
【００２０】
また、ギヤ構造が簡素化されることから、バックラッシの調整も容易となる結果、低騒音を容易に達成することができる。すなわち、上記のラック軸支持装置１８を用いることにより、中間ギヤ１４とラック軸８との間のバックラッシを容易に除去することができ、騒音を格段に低減することができる。
次いで、図５は本発明の別の実施の形態を示している。図５を参照して、本実施の形態が図２の実施の形態と異なるのは、図２の実施の形態では、単一の中間ギヤ１４を用いていたが、本実施の形態では、ピニオンギヤ１３の回転中心Ｃ１を中心とする円周４０上に離隔して配置された第１および第２の中間ギヤ４１，４２を含むことである。また、セクタギヤ１５に代えて、外周１５０ａの一部のギヤ歯１５０ｂを有する円板状の支持体１５０を用いた。第１および第２の中間ギヤ４１，４２は、基本的には、支持体１５０の回転位置に応じて、ラック軸８のラック歯８ａと択一的に噛み合うが、一方の中間ギヤ４１または４２から他方の中間ギヤ４２または４１に切り換わる過渡状態では、双方の中間ギヤ４１，４２がラック歯８ａに噛み合う。
【００２１】
本実施の形態では、セクタギヤ１５の回転角度範囲が大きく設定される場合にも本構造を採用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態のステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】伝達比可変機構を含むステアリング装置の要部の概略断面を含む模式図である。
【図３】ラック軸支持装置の要部の断面図である。
【図４】伝達比可変機構を含むステアリング装置の要部の概略断面を含む模式図であり、伝達比可変機構が中間ギヤの回転を減速するときの動作を示している。
【図５】本発明の別の実施の形態のステアリング装置の要部の概略断面を含む模式図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…電動パワーステアリング装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、５…中間軸、７…ピニオン軸、８…ラック軸、８ａ…ラック歯、９…ハウジング、１０…タイロッド、１２…転舵輪、Ａ…伝達比可変機構、１３…ピニオンギヤ、Ｃ１…回転中心、１４…中間ギヤ、１５…セクタギヤ（支持体）、１５ａ…外周、１５ｂ…ギヤ歯、１６…ウォーム軸（駆動部材により駆動されるギヤ）、１７…電動モータ（駆動部材）、１７ａ…回転軸、１８…ラック軸支持装置、１９…（ラック軸支持装置の）ハウジング、２０…案内孔、２１…ラックガイド（サポートヨーク）、２４…付勢部材、２７…ＥＣＵ（電子制御ユニット。制御部）、２８…車速センサ、２９…操舵角センサ、３０…トルクセンサ、３１…転舵角センサ、３２…駆動回路、４０…円周、４１…第１の中間ギヤ、４２…第２の中間ギヤ、１５０…支持体、１５０ａ…外周、１５０ｂ…ギヤ歯
【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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