(57)【要約】【課題】構造を簡略化しつつ電動機の回転力がタイロッド連結バーの直線運動力に変換される効率を高くする。【解決手段】タイロッド２０Ｌ、２０Ｒに枢着され直線運動可能且つ回転不能に支持されたタイロッド連結バー１４と、タイロッド連結バーの周りに回転可能な回転部材と、ステアリングシャフトの回転を回転部材の回転に変換する回転変換装置２８、２４と、回転部材の回転をタイロッド連結バーの直線運動に変換する回転−直線運動変換装置５０と、回転部材に回転力を付与するパワーアシスト用の電動機３４とを有し、回転部材はステアリングシャフトにより回転変換装置を介して回転される回転スリーブ３０と、回転スリーブ３０と変速機構３６を介して連結され且つ回転−直線運動変換装置５０に連結された内側回転スリーブ４２とを含み、パワーアシスト用の電動機は回転スリーブ３０に回転力を付与する。【選択図】図１
2006117182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイロッドに枢着され直線運動可能且つ回転不能に支持されたタイロッド連結バーと、前記タイロッド連結バーの周りに回転可能な回転部材と、ステアリングシャフトの回転を前記回転部材の回転に変換する回転変換装置と、前記回転部材の回転を前記タイロッド連結バーの直線運動に変換する回転−直線運動変換装置と、前記回転部材に回転力を付与するパワーアシスト用の電動機とを有することを特徴とする車輌用電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記回転部材は前記ステアリングシャフトにより前記回転変換装置を介して回転される第一の回転体と、前記第一の回転体と変速機構を介して連結され且つ前記回転−直線運動変換装置に連結された第二の回転体とを含み、前記パワーアシスト用の電動機は前記第一の回転体に回転力を付与することを特徴とする請求項１に記載の車輌用電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
ステアリングシャフトの回転を増速する増速装置を有し、前記回転変換装置は増速された回転を前記回転部材の回転に変換することを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌用電動式パワーステアリング装置。
【請求項４】
必要に応じて前記第二の回転体の回転を増減するアクティブ操舵用の電動機を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の車輌用電動式パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記タイロッド連結バーの周りに回転可能な第三の回転体を有し、前記変速機構は前記第一及び第三の回転体と前記第二の回転体との間にて変速して回転運動を伝達する遊星歯車装置を有し、前記アクティブ操舵用の電動機は前記第三の回転体を回転させることにより前記遊星歯車装置を介して前記第二の回転体の回転を増減することを特徴とする請求項４に記載の車輌用電動式パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記遊星歯車装置は前記第二の回転体により支持された太陽歯車と、前記第三の回転体により支持された内歯歯車と、前記第一の回転体により回転可能に支持され前記太陽歯車及び前記内歯歯車と噛合する遊星歯車とを含むことを特徴とする請求項５に記載の車輌用電動式パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記タイロッド連結バーの周りに回転可能な中間回転体及び第三の回転体と、前記中間回転体及び前記第三の回転体と前記第二の回転体との間に設けられ前記中間回転体及び前記第三の回転体と前記第二の回転体との間にて回転運動を伝達する複合回転伝達機構とを有し、前記パワーアシスト用の電動機は前記中間回転体に回転力を付与し、前記アクティブ操舵用の電動機は前記第三の回転体を回転させることにより前記複合回転伝達機構を介して前記第二の回転体の回転を増減することを特徴とする請求項４に記載の車輌用電動式パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記複合回転伝達機構は前記中間回転体及び前記第三の回転体と前記第二の回転体との間にて変速して回転運動を伝達する差動歯車装置を有することを特徴とする請求項７に記載の車輌用電動式パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記遊星歯車装置は前記中間回転体により前記タイロッド連結バーの周りに回転可能に支持された太陽歯車と、パワーステアリング装置のハウジングにより前記タイロッド連結バーの周りに回転可能に支持された内歯歯車と、前記第一の回転体により回転可能に支持され前記太陽歯車及び前記内歯歯車と噛合する遊星歯車とを含むことを特徴とする請求項８に記載の車輌用電動式パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記差動歯車装置は前記中間回転体により支持された第一の傘歯車と、前記第三の回転体により支持され前記第一の傘歯車と対向する第二の傘歯車と、前記第二の回転体により前記タイロッド連結バーの軸線に垂直な軸線の周りに回転可能に支持され前記第一及び第二の傘歯車と噛合する第三の傘歯車とを含むことを特徴とする請求項７乃至９に記載の車輌用電動式パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記タイロッド連結バーは両端にて左右のタイロッドに枢着されていることを特徴とする請求項１乃至１０に記載の車輌用電動式パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記タイロッド連結バーは一端にて左側のタイロッドに枢着された左側のタイロッド連結バーと一端にて右側のタイロッドに枢着された右側のタイロッド連結バーとよりなり、前記第二及び第三の回転体はそれぞれ左側及び右側の第二及び第三の回転体よりなり、前記変速機構は左側及び右側の変速機構よりなり、前記アクティブ操舵用の電動機は左側及び右側の電動機よりなることを特徴とする請求項５乃至１０に記載の車輌用電動式パワーステアリング装置。
【請求項１３】
前記回転−直線運動変換装置はねじ軸と、前記ねじ軸の周りに配設され前記ねじ軸と螺合する複数個の遊星ねじローラと、前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラを囲繞し前記遊星ねじローラと螺合するローラナットとを有し、前記ねじ軸は前記タイロッド連結バーと一体をなし、前記ローラナットは前記第二の回転体に連結された遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置であり、前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラは互いに逆方向のねじにて螺合し、前記遊星ねじローラ及び前記ローラナットは互いに同一方向のねじにて螺合し、前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットのねじのピッチは互いに等しく、前記ローラナットが回転されても前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの何れもスラスト変位しない前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの有効ねじ径及び条数の関係に対し、前記ねじ軸又は前記ローラナットの条数が増減されており、前記ローラナットが前記ねじ軸に対し相対的に回転すると前記遊星ねじローラは滑ることなくねじ山の噛み合いにより前記ねじ軸及び前記ローラナットに対し相対的に回転することを特徴とする請求項３乃至１２に記載の車輌用電動式パワーステアリング装置。
【請求項１４】
前記回転−直線運動変換装置は前記第二の回転体の回転を前記タイロッド連結バーの直線運動に変換するボールねじ装置であることを特徴とする請求項７乃至１２に記載の車輌用電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輌用ステアリング装置に係り、更に詳細にはラックアンドピニオン機構を有しない車輌用電動式パワーステアリング装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
ラックアンドピニオ機構を有しない自動車等の車輌の電動式パワーステアリング装置の一つとして、例えば下記の特許文献１に記載されている如く、両端にて左右のタイロッドに枢着され直線運動可能且つ回転運動可能な出力軸と、ステアリングシャフトの回転を出力軸の直線運動に変換するボールねじ機構と、出力軸に対し相対的に往復動可能に且つ相対回転不可能に出力軸に連結された回転体と、回転体に回転力を付与することにより出力軸を回転させる電動機とを有する車輌用電動式パワーステアリング装置が従来より知られている。
【０００３】
かかる電動式パワーステアリング装置によれば、ラックアンドピニオ機構を必要とせずに電動式パワーステアリング装置を構成することができると共に、電動機による回転体及び出力軸の回転もボールねじ機構により出力軸の直線運動に変換されるので、ステアリングシャフトの回転を出力軸の直線運動に変換するボールねじ機構に加えて電動機の回転を出力軸の直線運動に変換する回転−直線運動変換装置を不要にすることができる。
【特許文献１】特許登録２６９０２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし上述の如き従来の電動式パワーステアリング装置に於いては、電動機の回転力は回転体を介して出力軸に回転力として伝達され、出力軸の回転力がボールねじ機構により出力軸の直線運動力に変換されるため、電動機の回転力が出力軸の直線運動力に変換される効率が悪いという問題がある。またステアリングシャフト及び出力軸の両方の回転を直線運動に変換する回転−直線運動変換装置としてのボールねじ機構が必須であり、出力軸は直線運動可能であると共に回転運動可能でなければならず、回転体は出力軸に対し相対的に往復動可能に且つ相対回転不可能に連結されなければならず、更には出力軸がタイロッドに対し相対的に回転することが避けられないため、構造が複雑にならざるを得ないという問題がある。
【０００５】
また上述の如き従来の電動式パワーステアリング装置に於いては、電動機により回転体に回転力を付与することによりパワーアシストを行うと、出力軸が回転すると共に直線運動し、操舵輪の舵角が変化するため、パワーアシストによりステアリングギヤ比が変化してしまうという問題があり、電動機によって回転体を回転駆動することにより操舵輪の舵角を制御したりステアリングギヤ比を制御したりするアクティブ操舵を行おうとすると、出力軸の直線運動力が変化し、出力軸の直線運動力の変化がボールねじ機構を介してステアリングホイールへ伝達されてしまうため、操舵トルクの不自然な変化を来たすことなく操舵輪のアクティブ操舵を達成することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、ステアリングシャフトの回転を出力軸の直線運動に変換するボールねじ機構と、出力軸に対し相対的に往復動可能に且つ相対回転不可能に連結された回転体と、回転体に回転力を付与することにより出力軸を回転させる電動機とを有する従来の電動式パワーステアリング装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題はタイロッドに枢着されたタイロッド連結バーを直線運動可能且つ回転不能に構成し、ステアリングシャフト及び電動機によりタイロッド連結バーに対し相対的に回転される回転体の回転をタイロッド連結バーの直線運動に変換することにより、電動式パワーステアリング装置構造を簡略化しつつ電動機の回転力がタイロッド連結バーの直線運動力に変換される効率を高くすることである。
【０００７】
また本発明の関連する課題は、電動式パワーステアリング装置の構造を簡略化しつつ電動機の回転力が出力軸の直線運動力に変換される効率を高くすると共に、パワーアシスト機能を達成しつつ操舵トルクの不自然な変化を来たすことなく操舵輪のアクティブ操舵機能を良好に達成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ちタイロッドに枢着され直線運動可能且つ回転不能に支持されたタイロッド連結バーと、前記タイロッド連結バーの周りに回転可能な回転部材と、ステアリングシャフトの回転を前記回転部材の回転に変換する回転変換装置と、前記回転部材の回転を前記タイロッド連結バーの直線運動に変換する回転−直線運動変換装置と、前記回転部材に回転力を付与するパワーアシスト用の電動機とを有することを特徴とする車輌用電動式パワーステアリング装置によって達成される。
【０００９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記回転部材は前記ステアリングシャフトにより前記回転変換装置を介して回転される第一の回転体と、前記第一の回転体と変速機構を介して連結され且つ前記回転−直線運動変換装置に連結された第二の回転体とを含み、前記パワーアシスト用の電動機は前記第一の回転体に回転力を付与するよう構成される（請求項２の構成）。
【００１０】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、ステアリングシャフトの回転を増速する増速装置を有し、前記回転変換装置は増速された回転を前記回転部材の回転に変換するよう構成される（請求項３の構成）。
【００１１】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項２又は３の構成に於いて、必要に応じて前記第二の回転体の回転を増減するアクティブ操舵用の電動機を有するよう構成される（請求項４の構成）。
【００１２】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４の構成に於いて、前記タイロッド連結バーの周りに回転可能な第三の回転体を有し、前記変速機構は前記第一及び第三の回転体と前記第二の回転体との間にて変速して回転運動を伝達する遊星歯車装置を有し、前記アクティブ操舵用の電動機は前記第三の回転体を回転させることにより前記遊星歯車装置を介して前記第二の回転体の回転を増減するよう構成される（請求項５の構成）。
【００１３】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項５の構成に於いて、前記遊星歯車装置は前記第二の回転体により支持された太陽歯車と、前記第三の回転体により支持された内歯歯車と、前記第一の回転体により回転可能に支持され前記太陽歯車及び前記内歯歯車と噛合する遊星歯車とを含むよう構成される（請求項６の構成）。
【００１４】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４の構成に於いて、前記タイロッド連結バーの周りに回転可能な中間回転体及び第三の回転体と、前記中間回転体及び前記第三の回転体と前記第二の回転体との間に設けられ前記中間回転体及び前記第三の回転体と前記第二の回転体との間にて回転運動を伝達する複合回転伝達機構とを有し、前記パワーアシスト用の電動機は前記中間回転体に回転力を付与し、前記アクティブ操舵用の電動機は前記第三の回転体を回転させることにより前記複合回転伝達機構を介して前記第二の回転体の回転を増減するよう構成される（請求項７の構成）。
【００１５】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項７の構成に於いて、前記複合回転伝達機構は前記中間回転体及び前記第三の回転体と前記第二の回転体との間にて変速して回転運動を伝達する差動歯車装置を有するよう構成される（請求項８の構成）。
【００１６】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項８の構成に於いて、前記遊星歯車装置は前記中間回転体により前記タイロッド連結バーの周りに回転可能に支持された太陽歯車と、パワーステアリング装置のハウジングにより前記タイロッド連結バーの周りに回転可能に支持された内歯歯車と、前記第一の回転体により回転可能に支持され前記太陽歯車及び前記内歯歯車と噛合する遊星歯車とを含むよう構成される（請求項９の構成）。
【００１７】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項７及び９の構成に於いて、前記差動歯車装置は前記中間回転体により前記タイロッド連結バーの周りに回転可能に支持された第一の傘歯車と、前記第三の回転体により前記タイロッド連結バーの周りに回転可能に支持され前記第一の傘歯車と対向する第二の傘歯車と、前記第二の回転体により前記タイロッド連結バーの軸線に垂直な軸線の周りに回転可能に支持され前記第一及び第二の傘歯車と噛合する第三の傘歯車とを含むよう構成される（請求項１０の構成）。
【００１８】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至１０の構成に於いて、前記タイロッド連結バーは両端にて左右のタイロッドに枢着されているよう構成される（請求項１１の構成）。
【００１９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項５乃至１０の構成に於いて、前記タイロッド連結バーは一端にて左側のタイロッドに枢着された左側のタイロッド連結バーと一端にて右側のタイロッドに枢着された右側のタイロッド連結バーとよりなり、前記第二及び第三の回転体はそれぞれ左側及び右側の第二及び第三の回転体よりなり、前記変速機構は左側及び右側の変速機構よりなり、前記アクティブ操舵用の電動機は左側及び右側の電動機よりなるよう構成される（請求項１２の構成）。
【００２０】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項３乃至１２の構成に於いて、前記回転−直線運動変換装置はねじ軸と、前記ねじ軸の周りに配設され前記ねじ軸と螺合する複数個の遊星ねじローラと、前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラを囲繞し前記遊星ねじローラと螺合するローラナットとを有し、前記ねじ軸は前記タイロッド連結バーと一体をなし、前記ローラナットは前記第二の回転体に連結された遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置であり、前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラは互いに逆方向のねじにて螺合し、前記遊星ねじローラ及び前記ローラナットは互いに同一方向のねじにて螺合し、前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットのねじのピッチは互いに等しく、前記ローラナットが回転されても前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの何れもスラスト変位しない前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの有効ねじ径及び条数の関係に対し、前記ねじ軸又は前記ローラナットの条数が増減されており、前記ローラナットが前記ねじ軸に対し相対的に回転すると前記遊星ねじローラは滑ることなくねじ山の噛み合いにより前記ねじ軸及び前記ローラナットに対し相対的に回転するよう構成される（請求項１３の構成）。
【００２１】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項７乃至１２の構成に於いて、前記回転−直線運動変換装置は前記第二の回転体の回転を前記タイロッド連結バーの直線運動に変換するボールねじ装置であるよう構成される（請求項１４の構成）。
【発明の効果】
【００２２】
上記請求項１の構成によれば、ステアリングシャフトの回転が回転変換装置により回転部材の回転に変換され、回転部材の回転が回転−直線運動変換装置によりタイロッド連結バーの直線運動に変換されることにより運転者による通常の操舵が行われ、また電動機により回転部材に回転力が付与され、回転部材の回転力が回転−直線運動変換装置によりタイロッド連結バーの直線運動力に変換されることによりパワーアシストの機能が達成されるので、タイロッド連結バーはパワーアシストによっても回転せず、これにより上述の特許文献１に記載された従来の電動式パワーステアリング装置に比して構造を簡略化することができ、また回転部材の回転力はタイロッド連結バーに回転力として伝達されないので、電動機の回転力がタイロッド連結バーの直線運動力に変換される効率を高くすることができる。
【００２３】
また上記請求項２の構成によれば、回転部材はステアリングシャフトにより回転変換装置を介して回転される第一の回転体と、第一の回転体と変速機構を介して連結され且つ回転−直線運動変換装置に連結された第二の回転体とを含み、パワーアシスト用の電動機は第一の回転体に回転力を付与するので、電動機により第一の回転体に与えられる回転力が変速機構によって増力させ、増力された回転力を第二の回転体に伝達させることができ、これによりパワーアシスト用の電動機を低出力のものにすることができる。
【００２４】
また上記請求項３の構成によれば、ステアリングシャフトの回転が増速装置によって増速され、その増速された回転が回転変換装置によって回転部材の回転に変換され、従ってパワーアシスト用の電動機により回転部材に与えられるパワーアシストの回転力が増速装置による減速によって増力されるので、ステアリングシャフトの回転が増速装置によって増速されない構造の場合に比して、回転部材に回転力を付与するパワーアシスト用の電動機を高回転低出力のものにすることができる。
【００２５】
また上記請求項４の構成によれば、必要に応じて第二の回転体の回転を増減するアクティブ操舵用の電動機を有するので、アクティブ操舵機能を達成することができ、またステアリングシャフトにアクティブ操舵用の電動機が組み込まれたステアリング装置の場合に比して、ステアリングコラムの大きさや重量を低減し、対衝突安全性を向上させることができる。
【００２６】
また上記請求項５の構成によれば、タイロッド連結バーの周りに回転可能な第三の回転体を有し、変速機構は第一及び第三の回転体と第二の回転体との間にて変速して回転運動を伝達する遊星歯車装置を有し、アクティブ操舵用の電動機は第三の回転体を回転させることにより遊星歯車装置を介して第二の回転体の回転を増減するので、パワーアシスト用の電動機により第一の回転体に与えられる回転力を遊星歯車装置を介して第二の回転体に伝達させると共に、アクティブ操舵用の電動機により第三の回転体に与えられる回転を遊星歯車装置を介して第二の回転体に伝達させることができ、またアクティブ操舵用の電動機により第三の回転体に与えられる回転に起因する操舵トルクの変動をパワーアシスト用の電動機によって第一の回転体に与えられる回転力により低減することができ、従ってパワーアシスト機能を達成しつつ操舵トルクの不自然な変化を来たすことなく操舵輪のアクティブ操舵機能を良好に達成することができる。
【００２７】
またステアリングシャフトの回転をタイロッド連結バーの直線運動に変換する機構としてラックアンドピニオン機構が使用されている従来の一般的な電動式パワーステアリング装置に於いて、アクティブ操舵用の電動機の回転を回転−直線運動変換装置によりラックバーの直線運動に変換することによりアクティブ操舵機能が達成される場合には、アクティブ操舵用の電動機の回転力に起因する操舵トルクの不自然な変化を低減するためには、操舵トルクの変化を低減するためのパワーアシスト用の電動機の回転力を摩擦力の大きいラックアンドピニオン機構を経てステアリングシャフトへ伝達させなければならず、またラックアンドピニオン機構に於ける摩擦力の方向はアクティブ操舵の方向の逆転によって矩形波的に変化するため、操舵輪のアクティブ操舵時に於ける操舵トルクの不自然な変化を効果的に低減することは非常に困難である。
【００２８】
これに対し、上記請求項５の構成によれば、パワーアシスト用の電動機及びアクティブ操舵用の電動機は回転−直線運動変換装置に対しステアリングシャフトの側に位置するので、ラックアンドピニオン式の従来の一般的な電動式パワーステアリング装置の場合に比して、操舵輪のアクティブ操舵時に於ける操舵トルクの不自然な変化を確実に且つ効果的に低減することができる。
【００２９】
また上記請求項６の構成によれば、遊星歯車装置は第二の回転体により支持された太陽歯車と、第三の回転体により支持された内歯歯車と、第一の回転体により回転可能に支持され太陽歯車及び内歯歯車と噛合する遊星歯車とを含むので、パワーアシスト用の電動機により第一の回転体に与えられる回転力を遊星歯車装置を介して第二の回転体に確実に伝達させると共に、アクティブ操舵用の電動機により第三の回転体に与えられる回転を遊星歯車装置を介して第二の回転体に確実に伝達させることができる。
【００３０】
また上記請求項７の構成によれば、タイロッド連結バーの周りに回転可能な中間回転体及び第三の回転体と、中間回転体及び第三の回転体と第二の回転体との間に設けられ中間回転体及び第三の回転体と第二の回転体との間にて回転運動を伝達する複合回転伝達機構とを有し、パワーアシスト用の電動機は中間回転体に回転力を付与し、アクティブ操舵用の電動機は第三の回転体を回転させることにより前記複合回転伝達機構を介して前記第二の回転体の回転を増減するので、パワーアシスト用の電動機により中間回転体に与えられる回転力を複合回転伝達機構を介して第二の回転体に伝達させると共に、アクティブ操舵用の電動機により第三の回転体に与えられる回転を複合回転伝達機構を介して第二の回転体に伝達させることができ、またアクティブ操舵用の電動機により第三の回転体に与えられる回転に起因する操舵トルクの変動をパワーアシスト用の電動機によって中間回転体に与えられる回転力により低減することができ、従ってパワーアシスト機能を達成しつつ操舵トルクの不自然な変化を来たすことなく操舵輪のアクティブ操舵機能を良好に達成することができる。
【００３１】
また上記請求項７の構成によれば、上記請求項５の構成の場合と同様、パワーアシスト用の電動機及びアクティブ操舵用の電動機は回転−直線運動変換装置に対しステアリングシャフトの側に位置するので、ラックアンドピニオン式の従来の一般的な電動式パワーステアリング装置の場合に比して、操舵輪のアクティブ操舵時に於ける操舵トルクの不自然な変化を確実に且つ効果的に低減することができる。
【００３２】
また上記請求項８の構成によれば、複合回転伝達機構は中間回転体及び第三の回転体と第二の回転体との間にて変速して回転運動を伝達する差動歯車装置を有するので、パワーアシスト用の電動機により中間回転体に与えられる回転力を差動歯車装置を介して確実に第二の回転体に伝達させると共に、アクティブ操舵用の電動機により第三の回転体に与えられる回転を差動歯車装置を介して確実に第二の回転体に伝達させることができる。
【００３３】
また上記請求項９の構成によれば、遊星歯車装置は中間回転体により支持された太陽歯車と、パワーステアリング装置のハウジングにより支持された内歯歯車と、第一の回転体により回転可能に支持され太陽歯車及び内歯歯車と噛合する遊星歯車とを含むので、パワーアシスト用の電動機により中間回転体に与えられる回転力を遊星歯車装置を介して第一の回転体に確実に伝達させると共に、アクティブ操舵用の電動機により第三の回転体に与えられる回転を差動歯車装置を介して第二の回転体に確実に伝達させることができる。
【００３４】
また上記請求項１０の構成によれば、差動歯車装置は中間回転体によりタイロッド連結バーの周りに回転可能に支持された第一の傘歯車と、第三の回転体によりタイロッド連結バーの周りに回転可能に支持され第一の傘歯車と対向する第二の傘歯車と、第二の回転体によりタイロッド連結バーの軸線に垂直な軸線の周りに回転可能に支持され第一及び第二の傘歯車と噛合する第三の傘歯車を含むので、上記請求項６の構成の場合と同様、パワーアシスト用の電動機により中間回転体に与えられる回転力を遊星歯車装置を介して第一の回転体に確実に伝達させると共に、アクティブ操舵用の電動機により第三の回転体に与えられる回転を差動歯車装置を介して第二の回転体に確実に伝達させることができる。
【００３５】
また上記請求項１１の構成によれば、タイロッド連結バーは両端にて左右のタイロッドに枢着されているので、タイロッド連結バーの直線運動により左右のタイロッドを同時に同量駆動し、これにより左右の操舵輪を同量転舵することができ、また上記請求項１２の構成の場合に比して電動式パワーステアリング装置の構造を簡略化することができる。
【００３６】
また上記請求項１２の構成によれば、タイロッド連結バーは一端にて左側のタイロッドに枢着された左側のタイロッド連結バーと一端にて右側のタイロッドに枢着された右側のタイロッド連結バーとよりなり、第二及び第三の回転体はそれぞれ左側及び右側の第二及び第三の回転体よりなり、変速機構は左側及び右側の変速機構よりなり、アクティブ操舵用の電動機は左側及び右側の電動機よりなるので、パワーアシストによる操舵時にはタイロッド連結バーの直線運動により左右のタイロッドを同時に同量駆動して左右の操舵輪を同量転舵することができ、また操舵輪のアクティブ操舵時には必要に応じてアクティブ操舵による左右操舵輪の転舵量を相互に独立して制御することができる。
【００３７】
また上記請求項１３の構成によれば、回転−直線運動変換装置はねじ軸と、ねじ軸の周りに配設されねじ軸と螺合する複数個の遊星ねじローラと、ねじ軸及び遊星ねじローラを囲繞し遊星ねじローラと螺合するローラナットとを有し、ねじ軸はタイロッド連結バーと一体をなし、ローラナットは第二の回転体に連結された遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置であり、ねじ軸及び遊星ねじローラは互いに逆方向のねじにて螺合し、遊星ねじローラ及びローラナットは互いに同一方向のねじにて螺合し、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットのねじのピッチは互いに等しく、ローラナットが回転されてもねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの何れもスラスト変位しないねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの有効ねじ径及び条数の関係に対し、ねじ軸又はローラナットの条数が増減されており、ローラナットがねじ軸に対し相対的に回転すると遊星ねじローラは滑ることなくねじ山の噛み合いによりねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転する。
【００３８】
この構成によれば、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットは互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たすと共に、ねじ軸又はローラナットは遊星ねじローラと共働して差動ねじとしての機能を果たし、これによりねじ軸とローラナットとの間に於いて回転角度と直線変位量とを一対一に正確に対応させて回転運動を微小な直線運動に正確に且つ確実に変換することができ、従ってパワーアシスト機能やアクティブ操舵機能を良好に且つ正確に達成することができる。
【００３９】
また回転運動エネルギを直線運動エネルギに変換する効率及び直線運動エネルギを回転運動エネルギに変換する効率をそれぞれ正効率及び逆効率とすると、従来の回転−直線運動変換装置に於ける正効率及び逆効率の何れもねじの摩擦に依存し、従ってねじのリード角に依存する。これに対し上記請求項１３の構成によれば、後に詳細に説明する如く、ねじのリード角に依存することなく正効率を８０％以上の高い値にすることができ、これによりボールねじ機構等に比して効率的に回転運動を直線運動に変換することができると共に、ねじのリード角に依存することなく逆効率を０にし、直線運動が回転運動に変換されることを効果的に阻止することができ、従って路面より操舵輪に入力される外力がステアリング装置を経てステアリングホイールへ伝達されるトルクの変動を確実に且つ効果的に低減することができる。
【００４０】
また上記請求項１４の構成によれば、回転−直線運動変換装置は第二の回転体の回転をタイロッド連結バーの直線運動に変換するボールねじ装置であるので、上記請求項１３の構成の場合に比して、パワーアシスト機能及びアクティブ操舵機能を備えた電動式パワーステアリング装置の構造を簡略化しそのコストを低減することができる。
【００４１】
［課題解決手段の好ましい態様］
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至１２の構成に於いて、回転変換装置はピニオンギヤとウォームギヤとを含むよう構成される（好ましい態様１）。
【００４２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至１２又は上記好ましい態様１の構成に於いて、増速装置は遊星歯車装置であるよう構成される（好ましい態様２）。
【００４３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至６又は上記請求項１０乃至１２又は上記好ましい態様１又は２の構成に於いて、パワーアシスト用の電動機は第一の回転体に固定された永久磁石と、第一の回転体の周りに配設された電磁コイルとを含むよう構成される（好ましい態様３）。
【００４４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４又は上記請求項７乃至１２又は上記好ましい態様１又は２の構成に於いて、パワーアシスト用の電動機は中間回転体に固定された永久磁石と、中間回転体の周りに配設された電磁コイルとを含むよう構成される（好ましい態様４）。
【００４５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５乃至１２又は上記好ましい態様１乃至４の構成に於いて、アクティブ操舵用の電動機は操舵輪をアクティブ操舵しないときには第三の回転体を静止状態に維持するよう構成される（好ましい態様５）。
【００４６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５乃至１２又は上記好ましい態様１乃至５の構成に於いて、アクティブ操舵用の電動機は第三の回転体に固定された永久磁石と、第三の回転体の周りに配設された電磁コイルとを含むよう構成される（好ましい態様６）。
【００４７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５乃至１２又は上記好ましい態様１乃至５の構成に於いて、アクティブ操舵用の電動機は回転伝達機構を介して第三の回転体を回転させるよう構成される（好ましい態様７）。
【００４８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１２又は上記好ましい態様１乃至７の構成に於いて、ローラナットは回転可能に且つスラスト変位不可能に支持され、ねじ軸の条数が増減されているよう構成される（好ましい態様８）。
【００４９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１２又は上記好ましい態様１乃至８の構成に於いて、遊星ねじローラをねじ軸の軸線周りの所定の位置に保持し遊星ねじローラをそれらの軸線周りに回転可能に支持するキャリアを有するよう構成される（好ましい態様９）。
【００５０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様９の構成に於いて、キャリアはねじ軸及びローラナットのうちの一方の部材によりねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転可能に且つ前記一方の部材に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されているよう構成される（好ましい態様１０）。
【００５１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１２又は上記好ましい態様１乃至１０の構成に於いて、遊星ねじローラがねじ山の噛み合いによりねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転する際の摩擦損失は、遊星ねじローラがねじ軸若しくはローラナットに対し相対的に回転することなくねじ軸若しくはローラナットに対し相対的に滑る際の摩擦損失よりも小さいよう構成される（好ましい態様１１）。
【００５２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１２又は上記好ましい態様１乃至１１の構成に於いて、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットはそれぞれ対応する軸線の周りに螺旋状に延在するねじを有し、各ねじのねじ山はそれぞれ対応する軸線に沿う断面で見て左右対称であるよう構成される（好ましい態様１２）。
【００５３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１２又は上記好ましい態様１乃至１２の構成に於いて、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの噛み合い部へ異物が侵入することを防止する異物侵入防止部材を有し、異物侵入防止部材はねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転可能に且つねじ軸及びローラナットのうちの一方の部材に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されているよう構成される（好ましい態様１３）。
【００５４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１３の構成に於いて、異物侵入防止部材はねじ軸及びローラナットのうちの他方の部材のねじに係合するねじ形断面の係合面を有し、前記他方の部材のねじに沿って該他方の部材に対し相対的に回転しつつ相対的にスラスト変位するよう構成される（好ましい態様１４）。
【００５５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１３又は１４の構成に於いて、異物侵入防止部材はキャリアにより支持されているよう構成される（好ましい態様１５）。
【００５６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１２又は上記好ましい態様１乃至１５の構成に於いて、遊星ねじローラの個数は、ねじ軸及びローラナットの合計の条数を正の整数にて除算した値であるよう構成される（好ましい態様１６）。
【００５７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１２又は上記好ましい態様１乃至１６の構成に於いて、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの有効ねじ径をそれぞれＤs、Ｄp、Ｄnとし、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの条数をそれぞれＮｓ、Ｎp、Ｎnとすると、ローラナットが回転されてもねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの何れもスラスト変位しないねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの有効ねじ径及び条数の関係はＮｓ：Ｎp：Ｎn＝Ｄs：Ｄp：Ｄnが成立する関係であり、ねじ軸の条数Ｎs又はローラナットの条数Ｎnがこの関係を満たす値に対し１多い数又は１少ない数に設定されているよう構成される（好ましい態様１７）。
【００５８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１２又は上記好ましい態様１乃至１７の構成に於いて、ねじ軸にスラスト変位方向の力が与えられても、ローラナットが回転しないよう構成される（好ましい態様１８）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００６０】
図１は本発明による車輌用電動式パワーステアリング装置の実施例１を全体的に示す断面図、図２は実施例１の要部を示す拡大断面図、図３は図２に示された遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置を示す拡大断面図、図４は遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の軸線に垂直な断面を示す拡大断面図である。
【００６１】
これらの図に於いて、１０は電動式パワーステアリング装置を全体的に示しており、ステアリング装置１０は軸線１２に沿って車輌横方向に延在するタイロッド連結バー１４を含んでいる。タイロッド連結バー１４は両端部にて実質的に断面矩形をなし、ハウジング１６により軸線１２に沿って往復動可能に且つ軸線１２の周りに回転不能に支持されている。またタイロッド連結バー１４は両端にてボールジョイント１８Ｌ及び１８Ｒにより左右のタイロッド２０Ｌ及び２０Ｒに枢着されており、ハウジング１６とタイロッド２０Ｌ及び２０Ｒとの間にはダストブーツ２２Ｌ及び２２Ｒが渡設されている。
【００６２】
タイロッド連結バー１４には円筒状のウォームギヤ２４がタイロッド連結バー１４に対し相対的に回転可能に嵌合しており、ウォームギヤ２４にはピニオンシャフト２６の下端に連結されたピニオンギヤ２８が螺合している。ウォームギヤ２４はタイロッド連結バー１４に対し相対的に軸線１２の周りに回転可能に嵌合する第一の回転体としての回転スリーブ３０の一端に一体に形成されており、従ってピニオンギヤ２８及びウォームギヤ２４はピニオンシャフト２６の回転を軸線１２の周りの回転スリーブ３０の回転に変換する回転変換機構を構成している。
【００６３】
尚ハウジング１６のピニオンシャフト２６を回転可能に収容する部分内にはピニオンシャフト２６に作用するトルクを検出するトルクセンサ３２と、ピニオンシャフト２６の回転を増速してピニオンギヤ２８に伝達する増速装置３３とが設けられており、増速装置３３は図示の実施例に於いては遊星歯車装置により構成されている。
【００６４】
ハウジング１６内にて回転スリーブ３０の周りには操舵アシストトルクを付与するためのパワーアシスト用の電動機３４が設けられており、電動機３４は回転スリーブ３０に対し回転トルクを付与するようになっている。電動機３４は図示の実施例に於いては回転スリーブ３０の外面に固定された複数個の永久磁石と、回転スリーブ３０の周りに配設された複数個の電磁コイルとを含むタイロッド連結バー１４に対し同軸の電動機である。
【００６５】
回転スリーブ３０の他端には遊星歯車装置３６が設けられている。遊星歯車装置３６はハウジング１６により軸線１２の周りに回転可能に支持された第三の回転体としての外側回転スリーブ３８の一端に一体に形成された内歯歯車４０と、外側回転スリーブ３８の内側且つタイロッド連結バー１４の外側にて軸線１２の周りに回転可能に支持された第二の回転体としての内側回転スリーブ４２の一端に一体に形成された太陽歯車４４と、キャリアとして機能する回転スリーブ３０の他端により回転可能に支持された複数個の遊星歯車４６とよりなっている。遊星歯車装置３６は通常の操舵時には回転スリーブ３０の回転を減速して内側回転スリーブ４２へ伝達する。
【００６６】
ハウジング１６内にて外側回転スリーブ３８の周りには操舵輪をアクティブに転舵することによりステアリングギヤ比や操舵輪の舵角を制御するためのアクティブ操舵用の電動機４８が設けられている。図示の実施例１に於いては電動機４８も外側回転スリーブ３８の外面に固定された複数個の永久磁石と、外側回転スリーブ３８の周りに配設された複数個の電磁コイルとを含むタイロッド連結バー１４に対し同軸の電動機である。電動機４８は通常の操舵時には外側回転スリーブ３８が回転しないよう静止状態に保持し、操舵輪をアクティブに転舵する際には外側回転スリーブ３８を回転させるようになっている。
【００６７】
内側回転スリーブ４２内には遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置５０が設けられており、後に詳細に説明する如く回転−直線運動変換装置５０は内側回転スリーブ４２の回転を軸線１２に沿う直線運動に変換してタイロッド連結バー１４に伝達するが、タイロッド連結バー１４の軸線１２に沿う直線運動を回転運動に変換して内側回転スリーブ４２には伝達しない。
【００６８】
図３に詳細に示されている如く、回転−直線運動変換装置５０は軸線１８に沿ってタイロッド連結バー１４の一部に軸線１２に沿って延在するよう形成され雄ねじ５２を有するねじ軸５４を含んでおり、内側回転スリーブ４２はねじ軸５４に遊嵌合し軸線１２に沿って延在するローラナットとして機能する（内側回転スリーブ４２をローラナット４２とも呼称する）。ローラナット４２はねじ軸５４よりも大きい軸線方向の長さを有し、内周面に雌ねじ５６を有している。
【００６９】
ねじ軸５４とローラナット４２との間には雄ねじ５８を有する複数個の遊星ねじローラ６０が配置されており、各遊星ねじローラ６０は軸線１２に平行な軸線６２に沿って延在し、ねじ軸５４の雄ねじ５２と同一又はそれよりも短い長さを有している。図示の実施例に於いては、遊星ねじローラ６０は９個設けられ、軸線１２の周りに等間隔に互いに周方向に隔置されている。各遊星ねじローラ６０は両端に円柱状のシャフト部６０Ａ及び６０Ｂを有し、シャフト部６０Ａ及び６０Ｂはそれぞれねじ軸５４を囲繞する環状のキャリア６４及び６６により軸線６２の周りに自転可能に且つ軸線１２の周りに公転可能に且つローラナット４２に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されている。
【００７０】
キャリア６４及び６６はねじ軸５４の雄ねじ５２よりも大きい内径及びローラナット４２の雌ねじ５６よりも小さい外径を有し、ねじ軸５４及びローラナット４２に対し相対的に軸線１２の周りに自由に回転可能である。またキャリア６４及び６６は例えば含油金属の如き摩擦係数が低い材料にて形成され、それぞれＣリング６８及び７０によってねじ軸５４に固定されたストッパリング７２及び７４によりねじ軸５４に対し相対的に軸線方向外方へ移動しないよう支持されている。
【００７１】
キャリア６４及び６６の内周面には周方向に延在する環状の凹部７６及び７８が設けられている。キャリア６４及び６６のスリーブ部の周りには樹脂やゴムの如き弾性を有するゴム状弾性材にて形成された異物侵入防止部材８０及び８２が嵌合し、異物侵入防止部材８０及び８２はその突起が凹部７６及び７８に嵌合することによってキャリア６４及び６６により取り外し可能に、即ち交換可能に支持されている。異物侵入防止部材８０及び８２はねじ軸５４の雄ねじ５２に対し弾性的に付勢された状態にてこれに係合し螺合する雌ねじ８４及び８６を有している。
【００７２】
ローラナット４２の雌ねじ５６及び遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８は同一方向のねじであるのに対し、ねじ軸５４の雄ねじ５２及び遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８は互いに逆方向のねじである。各遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８はねじ軸５４の雄ねじ５２及びローラナット４２の雌ねじ５６に螺合している。特にローラナット４２がねじ軸５４に対し相対的に軸線１２の周りに回転すると、遊星ねじローラ６０は滑ることなくねじ山の噛み合いによりねじ軸５４及びローラナット４２に対し相対的に回転する。
【００７３】
尚「遊星ねじローラ６０が滑ることなくねじ山の噛み合いによりねじ軸５４及びローラナット４２に対し相対的に回転する」ことは、「遊星ねじローラ６０がねじ山の噛み合いによりねじ軸５４及びローラナット４２に対し相対的に回転する際の摩擦損失」が、「遊星ねじローラ６０がねじ軸５４若しくはローラナット４２に対し相対的に回転することなくねじ軸５４若しくはローラナット４２に対し相対的に滑る際の摩擦損失」よりも小さくなるよう、各ねじの間の摩擦係数等との関係にて各ねじのピッチ角等が最適に設定されることにより達成される。
【００７４】
図５はねじ軸５４の雄ねじ５２を軸線１２に平行な断面にて示す拡大部分断面図である。尚図５に於いて、二点鎖線５２Ａは有効ねじ径の位置を示している。図５に示されている如く、雄ねじ５４は９０度の挾角をなし先端が丸みを帯びた実質的に二等辺三角形のねじ山形状を有し、軸線１２の周りに螺旋状に延在している。また雄ねじ５２のねじ山はねじの延在方向に垂直な断面で見て左右対称であるのではなく、軸線１２に沿う断面で見て左右対称であるよう形成されている。更に各ねじ山の斜面は軸線１２に沿う断面で見て半径Ｒsの円弧状をなし、有効ねじ径の位置５２Ａに於ける各ねじ山の斜面の軸線１２に対する傾斜角は４５度である。
【００７５】
またローラナット４２の雌ねじ５６及び遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８もねじ軸５４の雄ねじ５２と同様に形成されており、従ってねじ軸５４の雄ねじ５２と遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８及び遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８とローラナット４２の雌ねじ５６は、それらの回転方向及び回転角度の大小に拘らず常にそれぞれ有効ねじ径の径方向位置であって軸線方向に互いにねじピッチ分隔置された複数の位置に於いて互いに実質的に点接触する状況を維持する。尚異物侵入防止部材８０及び８２の雌ねじ８４及び８６はねじ軸５４の雄ねじ５２に実質的に密着する断面形状を有している。
【００７６】
またねじ軸５４の雄ねじ５２、ローラナット４２の雌ねじ５６、遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８は互いに同一のピッチを有する多条ねじであるが、ローラナット４２が回転されてもねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２の何れもスラスト変位しないねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２の有効ねじ径及び条数の関係に対し、ねじ軸５４の条数が１増減された条数に設定される。即ちねじ軸５４の差動条数が＋１又は−１に設定される。
【００７７】
即ち、ねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２の有効ねじ径をそれぞれＤs、Ｄp、Ｄnとし、ねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２の条数をそれぞれＮs、Ｎp、Ｎnとすると、ローラナット４２が回転されてもねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２の何れもスラスト変位しないねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２の有効ねじ径及び条数の関係とはＮs：Ｎp：Ｎn＝Ｄs：Ｄp：Ｄnが成立する関係であり、ねじ軸５４の条数Ｎsがこの関係を満たす値に対し１多い数又は１少ない数に設定され、図示の実施例１に於いては、ねじ軸５４の差動条数が−１に設定されている。
【００７８】
以上の説明より解る如く、ねじ軸５４、ローラナット４２、遊星ねじローラ６０、キャリア６４及び６６は互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機構を構成すると共に、ねじ軸５４の差動条数によりローラナット４２及び遊星ねじローラ６０に対し相対的にねじ軸５４を軸線１２に沿ってスラスト変位させる差動ねじ機構を構成している。
【００７９】
図６は実施例１の回転−直線運動変換装置５０の作動原理を示す解図的説明図であり、特に図６（Ａ）は図３の右側より回転−直線運動変換装置１０を見た場合のねじ軸５４、ローラナット４２、遊星ねじローラ６０、キャリア６４及び６６の回転方向を示し、図６（Ｂ）は図３の右側上方より回転−直線運動変換装置５０を見た場合についてキャリア６４及び６６を固定してねじ軸５４、ローラナット４２、遊星ねじローラ６０のスラスト移動方向を示している。
【００８０】
図６（Ａ）に示されている如く、ねじ軸５４は回転しないので、ローラナット４２が軸線１２の周りに時計廻り方向へ回転されると、各遊星ねじローラ６０はそれぞれ対応する軸線６２の周りに時計廻り方向へ自転しつつねじ軸５４の周りに時計廻り方向へ公転し、キャリア６４及び６６は軸線１２の周りに時計廻り方向へ回転する。
【００８１】
図６（Ｂ）に示されている如く、右ねじを有する一つの遊星ねじローラ６０についてキャリア６４及び６６を固定して考えると、遊星ねじローラ６０はその軸線６２の周りに時計廻り方向へ回転することにより右ねじの締め込み方向へスラスト変位しようとし、これに螺合する左ねじのねじ軸５４は軸線１２の周りに反時計廻り方向へ回転することにより手前側へスラスト変位しようとする。
【００８２】
この場合遊星ねじローラ６０はキャリア６４及び６６によりスラスト変位が阻止されるので、ねじ軸５４は軸線１２の周りに反時計廻り方向へ回転することにより遊星ねじローラ６０に対し相対的にスラスト変位する。従ってローラナット４２が軸線１２の周りに時計廻り方向へ回転されると、ねじ軸５４はその差動条数が−１であるので手前側へスラスト変位し、ローラナット４２が軸線１２の周りに反時計廻り方向へ回転されると、ねじ軸５４は向こう側へスラスト変位する。
【００８３】
尚ねじ軸５４の差動条数が＋１である場合には、ねじ軸５４は上述の場合とは逆方向へ移動する。またローラナット４２の差動条数が＋１の場合に於いて、ローラナット４２が軸線１２の周りに時計廻り方向へ回転されると、ねじ軸５４は手前側へスラスト変位し、ローラナット４２が軸線１２の周りに反時計廻り方向へ回転されると、ねじ軸５４は向こう側へスラスト変位し、ローラナット４２の差動条数が−１である場合にはねじ軸５４は逆方向へスラスト変位する。
【００８４】
遊星ねじローラ６０に対するねじ軸５４の相対的スラスト変位量の大きさは遊星ねじローラ６０の１公転当り１条分、即ちねじのピッチＰであり、ローラナット４２の１回転当りの公転数は「ローラナット４２の有効ねじ径Ｄn」を「ねじ軸５４の有効ねじ径Ｄsとローラナット４２の有効ねじ径Ｄnとの和」にて除算した値であるので、ローラナット４２の１回転当りのねじ軸５４のスラスト変位量の大きさＬsは下記の式１にて表される。
Ｌs＝Ｐ・Ｄn／（Ｄs＋Ｄn）  ……（１）
【００８５】
例えば図示の実施例１に於いて、ピッチＰが１mmであり、遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８が４条（Ｎp＝４）の右ねじであり、その有効ねじ径が７mmであり、ローラナット４２の雌ねじ５６の有効ねじ径Ｄnが遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８の４．５倍の３１．５mmであり、その右ねじの条数Ｎnが遊星ねじローラ６０及びローラナット４２が相対的にスラスト変位しない条件４．５×４の１８条であるとすると、ねじ軸５４の雄ねじ５２の有効ねじ径Ｄsは、遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８の２．５倍の１７．５mmであり、その左ねじの条数Ｎsはねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０が相対的にスラスト変位しない条件の条数より１少ない条数、即ち１条の２．５×４倍より１少ない９条であるとすると、ローラナット４２の１回転当りのねじ軸５４のスラスト変位量の大きさＬsは上記式１より１７．５／４９mmである。
【００８６】
尚図示の実施例１に於ける遊星ねじローラ６０の個数は上述の如く９個であるが、これは上記具体例に於いてねじ軸５４及びローラナット４２の合計の条数２７を正の整数３にて除算した値であり、遊星ねじローラ６０の個数がねじ軸５４及びローラナット４２の合計の条数を正の整数にて除算した値（正の整数）である場合に遊星ねじローラ６０を軸線１２の周りに等間隔にて互いに周方向に隔置された状態に配置することができる。
【００８７】
かくして図示の実施例１によれば、アクティブ操舵及びステアリングギヤ比の制御が行われない通常の操舵時には、運転者の操舵操作によるピニオンシャフト２６の回転がピニオンギヤ２８及びウォームギヤ２４により軸線１２の周りの回転スリーブ３０の回転に変換され、回転スリーブ３０の回転が遊星歯車装置３６により減速されてローラナット４２の回転として伝達され、ローラナット４２の回転が回転−直線運動変換装置５０によりタイロッド連結バー１４の軸線１２に沿う直線運動として伝達され、タイロッド連結バー１４の直線運動がボールジョイント１８Ｌ及び１８Ｒを介して左右のタイロッド２０Ｌ及び２０Ｒに伝達され、これにより図には示されていない左右の操舵輪が転舵される。
【００８８】
この場合トルクセンサ３２により操舵トルクが検出され、少なくとも操舵トルクに基づき図には示されていない電子制御装置により目標アシストトルクが演算され、目標アシストトルクに基づき電動機３４に対する目標電流が演算され、電動機３４に対し目標電流が通電され、電動機３４により回転スリーブ３０に対し回転力が付与され、これにより運転者の操舵負担を軽減するパワーアシストが行われる。
【００８９】
また操舵輪のアクティブ操舵の制御が行われるときには、図には示されていない電子制御装置により左右の操舵輪の目標転舵角に対応する目標電流が電動機４８に対し通電されることにより、外側回転スリーブ３８が回転駆動され、外側回転スリーブ３８の回転が遊星歯車装置３６を介してローラナット４２へ伝達され、これによりローラナット４２の回転量若しくは回転方向が変更され、これにより回転−直線運動変換装置５０によってローラナット４２よりタイロッド連結バー１４へ変換伝達される直線運動の量若しくは方向が変更され、左右の操舵輪の転舵角が通常操舵時の値に対し増減される。
【００９０】
従って図示の実施例１によれば、アクティブ操舵用の電動機４８により外側回転スリーブ３８に与えられ、遊星歯車装置３６を介してローラナット４２へ伝達される回転を回転−直線運動変換装置５０によって正確にタイロッド連結バー１４の直線運動に変換することができるので、操舵輪のアクティブ操舵を正確に達成することができる。
【００９１】
またアクティブ操舵用の電動機４８により外側回転スリーブ３８に与えられる回転力により操舵トルクが変動するが、図示の実施例１によれば、パワーアシスト用の電動機３４が遊星歯車装置３６に対しピニオンシャフト２６の側に設けられており、操舵トルクの変動を低減するためのパワーアシスト用の電動機３４の回転力が増速装置３３の回転減速により増力されてピニオンシャフト２６へ伝達されるので、アクティブ操舵時の操舵トルクの不自然な変動を確実に且つ効果的に低減することができる。
【００９２】
また図示の実施例１によれば、回転−直線運動変換装置５０の逆効率は０であるので、路面より操舵輪に外力が入力され、タイロッド連結バー１４に直線運動力が作用しても、その直線運動力は回転−直線運動変換装置５０を介してローラナット４２へ伝達されず、従って路面より操舵輪に入力される外力がステアリング装置１０を経てステアリングホイールへ伝達されることに起因する操舵トルクの変動を確実に且つ効果的に低減することができる。
【００９３】
また図示の実施例１によれば、通常の操舵時にはパワーアシスト用の電動機３４により回転スリーブ３０に付与される回転力が回転−直線運動変換装置５０によりタイロッド連結バー１４の直線運動力に変換されることによってパワーアシストの機能が達成されるので、タイロッド連結バー１４はパワーアシストによっても回転せず、これにより上述の特許文献１に記載された従来の電動式パワーステアリング装置に比して構造を簡略化することができ、また回転スリーブ３０の回転力はタイロッド連結バー１４に回転力として伝達されないので、電動機３４の回転力がタイロッド連結バー１４の直線運動力に変換される効率を高くすることができる。
【００９４】
また図示の実施例１によれば、パワーアシスト用の電動機３４は回転スリーブ３０に回転力を付与し、電動機３４により回転スリーブ３０に与えられる回転力が遊星歯車装置３６によって増力され、増力された回転力をローラナット４２に伝達させることができるので、パワーアシスト用の電動機３４を低出力のものにすることができる。
【００９５】
また図示の実施例１によれば、ピニオンシャフト２６の回転が増速装置３３によって増速され、その増速された回転が回転変換機構によって回転スリーブ３０の回転に変換され、従ってパワーアシスト用の電動機３４により回転スリーブ３０に与えられるパワーアシストの回転力が増速装置３３による減速によって増力されるので、ピニオンシャフト２６の回転が増速装置によって増速されない構造の場合に比して、回転スリーブ３０に回転力を付与するパワーアシスト用の電動機３４を高回転低出力のものにすることができる。
【００９６】
特に図示の実施例１によれば、回転−直線運動変換装置５０は遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置であり、ねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２は互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たすと共に、ねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０は互いに共働して差動ねじとしての機能を果たし、またねじ軸５４が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、ローラナット４２が回転可能に且つスラスト変位不可能に支持されているので、回転角度と直線変位量とを一対一に正確に対応させてローラナット４２の回転運動を正確にねじ軸５４の微小な直線運動に正確に変換することができる。
【００９７】
この点に関し、実施例１の回転−直線運動変換装置とこの構造に近似する米国特許３１７３３０４号公報に記載の回転−直線運動変換装置との差異を具体的に説明すべく、ねじのピッチが１mmであり、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの有効ねじ径がそれぞれ２０mm、５mm、３０mmである場合について、両者のスラスト変位量の差異を説明する。
【００９８】
上記米国特許公報に記載の回転−直線運動変換装置の場合には、遊星ねじローラは通常ピッチが１mmの１条ねじであり、ローラナットのねじは条数６の同一方向のねじの雄ねじであり、ねじ軸のねじは同一方向の雄ねじで６条のねじである。この場合ローラナットが１回転する際のねじ軸のスラスト変位は６mmとなり、遊星ねじローラが回転するか否かに拘らず同一である。
【００９９】
これに対し実施例１の回転−直線運動変換装置の場合には、遊星ねじローラ６０及びローラナット４２のねじは上記の場合と同一であるが、ねじ軸５４のねじは遊星ねじローラのねじとは逆方向であり、そのねじ条数は遊星ねじローラ６０との有効ねじ径の比である４に１を加えた５条であるとする。即ちねじ軸５４は４条ねじである場合にはスラスト変位を起こさないが、差動条数を１に設定することによりねじ軸５４と遊星ねじローラ６０のリード角に差が生じ、ねじ軸５４がスラスト変位を発生する。このスラスト変位量は上述の如くねじ軸５４の周りを遊星ねじローラ６０が１周公転する場合の差動条数分のねじピッチ（差動条数×ねじピッチ）である。
【０１００】
従ってローラナット４２が１回転する際に遊星ねじローラ６０はねじ軸５４の周りを０．６回転の公転運動を行い、その公転運動によってねじ軸５４と遊星ねじローラ６０との間には０．６mmのスラスト変位が発生する。換言すれば上記米国特許３１７３３０４号公報の構造と同一の大きさ及び同一のねじピッチであっても、ねじ軸５４のスラスト変位量を上記米国特許公報に記載の装置に対し１／１０と非常に小さくすることができる。
【０１０１】
またねじを利用した従来の回転−直線運動変換機構として、滑り摩擦を用いる滑りねじ、回転摩擦を用いるボールねじ、滑り摩擦及び回転摩擦を用いる遊星ローラねじ、循環式ローラねじなどが存在する。これら従来の回転−直線運動変換機構に於ける正効率及び逆効率は何れも使用する摩擦に依存し、従ってねじのリード角に依存する。そのため正効率が例えば９０％近くとよいものは必ず逆効率もよく、逆に直線運動エネルギが回転運動エネルギに変換されないようにしようとすると、正効率は必ず低下し、５０％程度以下になる。換言すれば、正効率を落とさずにスラスト方向の逆入力運動が回転運動に変換されることを阻止できない。
【０１０２】
これに対し図示の実施例１に於ける回転−直線運動変換装置５０によれば、従来の回転−直線運動変換機構に於ける物理常識を覆し、ねじのリード角に依存することなく正効率を８０％以上の高い値にすることができ、これによりローラナット４２の回転運動をねじ軸５４の直線運動に効率的に変換することができると共に、ねじのリード角に依存することなく逆効率を０にし、ねじ軸５４の直線運動がローラナット４２の回転運動に変換されることを効果的に阻止することができる。
【０１０３】
上述の如く、ねじ軸５４の雄ねじ５２及び遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８は互いに逆ねじの関係にあり、これらのねじのねじ山は軸線１２に沿う断面で見て左右対称である。よってねじ軸５４の雄ねじ５２及び遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８の結合は厳密には「ねじ結合」ではなく、リード角、即ちねじれ角が異なる二つのはす歯歯車の「歯車結合」である。ねじれ角が異なる二つのはす歯歯車が噛み合って回転すると、それらの間に相対的なスラスト変位が生じるので、ねじ軸５４はこの現象に従ってスラスト変位する。よって図示の実施例１によれば、ローラナット４２の回転をねじ軸５４のスラスト変位に変換する効率、即ち正効率を機械的なはす歯歯車の効率である８０％以上の値にすることができる。
【０１０４】
またねじ軸５４の雄ねじ５２及び遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８は上述の如く二つのはす歯歯車の「歯車結合」であるので、ねじれ角が異なっていてもねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０の一方のスラスト変位が他方の回転運動に変換されることはない。即ちねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０の一方にスラスト方向の力が作用しても、両者の歯の噛み合い部に圧縮応力が作用するだけである。換言すればねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０の一方にスラスト方向の力が作用することにより他方を回転させようとしても、他方は回転しない。よって図示の実施例１によれば、ねじ軸５４のスラスト変位をローラナット４２の回転運動に変換する効率、即ち逆効率を確実に０にすることができる。
【０１０５】
また図示の実施例１によれば、ローラナット４２と共働して遊星ねじローラ６０をねじ軸５４の軸線周りの所定の位置に保持し遊星ねじローラ６０をそれらの軸線６２の周りに回転可能に支持するキャリア６４及び６６が設けられ、キャリア６４及び６６はローラナット４２によりローラナットに対し相対的に回転可能に且つローラナットに対し相対的にスラスト変位不可能に支持されているので、遊星ねじローラ６０をねじ軸５４の軸線１２の周りの所定の位置に確実に保持すると共に、遊星ねじローラ６０を確実にそれらの軸線６２の周りに回転可能に支持することができ、これにより遊星ねじローラ６０がローラナット４２に対し相対的にスラスト変位することを確実に阻止しつつ遊星ねじローラ６０を確実にねじ軸５４及びローラナット４２に対し相対的に回転させ公転させることができる。
【０１０６】
また図示の実施例１によれば、遊星ねじローラ６０がねじの歯の噛み合いによりねじ軸５４及びローラナット４２に対し相対的に回転する際の摩擦損失は、遊星ねじローラ６０がねじ軸５４若しくはローラナット４２に対し相対的に回転することなくねじ軸５４若しくはローラナット４２に対し相対的に滑る際の摩擦損失よりも小さいので、ねじ軸５４及びローラナット４２が相対的に回転すると遊星ねじローラ６０が滑ることなくねじ山の噛み合いによりねじ軸５４及びローラナット４２に対し相対的に回転する状況を確実に確保することができる。
【０１０７】
また図示の実施例１によれば、ねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２は互いに螺合するので、米国特許３１７３３０４号公報に記載の装置の場合と同様の優れた耐荷重性能を確保することができ、特にねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２の各ねじ山の斜面は対応する軸線に沿う断面で見て円弧状をなし、それらの回転に拘らず常にそれぞれ有効ねじ径の径方向位置であって軸線方向に互いにねじピッチ分隔置された複数の位置に於いて互いに実質的に点接触する状況を維持するので、回転方向や回転角度の大きさ等に関係なく回転角度と直線変位量とを非常に正確に一対一に対応させて運動の変換を行うことができる。
【０１０８】
また図示の実施例１によれば、ねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２はそれぞれ対応する軸線の周りに螺旋状に延在するねじ５２、５８、５６を有し、各ねじの軸線１２に平行な断面は左右対称であるので、ねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２が互いに共働して確実に遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たす状況を確保することができる共に、ねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０が互いに共働して確実に差動ねじとしての機能を果たす状況を確保することができる。
【０１０９】
また図示の実施例１によれば、異物侵入防止部材８０及び８２が設けられ、異物侵入防止部材８０及び８２はねじ軸５４及びローラナット４２に対し相対的に回転可能に且つローラナット４２に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されており、異物侵入防止部材８０及び８２はローラナット４２及びキャリア６４、６６に対し相対的にスラスト変位するねじ軸５４の雄ねじ５２に係合するねじ形断面の係合面としての雌ねじ８４及び８６を有し、ねじ軸５４の雄ねじ５２に沿ってねじ軸５４に対し相対的に回転しつつ相対的にスラスト変位するので、ねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２の噛み合い部へ異物が侵入することを効果的に防止して異物の侵入に起因する運動変換装置５０の作動不良を効果的に防止することができると共に、異物侵入防止部材８０及び８２がねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２の回転を阻害することを確実に防止することができる。
【０１１０】
また図示の実施例１によれば、異物侵入防止部材８０及び８２はそれぞれキャリア６４及び６６により支持されているので、異物侵入防止部材８０及び８２を確実にローラナット４２に対し相対的に回転可能に且つ相対的にスラスト変位不可能に支持することができると共に、キャリア６４及び６６は含油金属の如き摩擦係数が低い材料にて形成されているので、遊星ねじローラ６０をそれらの軸線６２の周りに滑らかに回転可能に支持し、良好な耐久性や静粛性を確保することができる。
【実施例２】
【０１１１】
図７は本発明による車輌用電動式パワーステアリング装置の実施例２の要部を示す拡大断面図、図８は図７に示された遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置を示す拡大断面図であり、特に（Ａ）は軸線を通る縦断面であり、（Ｂ）はねじ軸が除去された状態にて（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面を示す断面図である。尚図７に於いて図１乃至図４に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
【０１１２】
この実施例２のステアリング装置１０はアクティブ操舵が行われずパワーアシストのみが行われる車輌に適用されるものであり、この実施例２に於いては、実施例１に於けるアクティブ操舵用の電動機４８に対応する電動機は設けられておらず、回転−直線運動変換装置５０のローラナット４２は内側回転スリーブ４２Ａの他端の内面に固定され内側回転スリーブ４２Ａと一体となって回転するようになっている。
【０１１３】
図９は図７に示された遊星ねじローラの拡大正面図（Ａ）、拡大左側面図（Ｂ）、拡大右側面図（Ｃ）、図１０は図７に示されたキャリアの正面図（Ａ）、左側面図（Ｂ）、右側面図（Ｃ）、図１１は図７に示された各ねじの軸線に沿う拡大部分断面図であり、（Ａ）はローラナットの雌ねじを示し、（Ｂ）は遊星ねじローラの雄ねじを示し、（Ｃ）はねじ軸の雄ねじを示している。
【０１１４】
この実施例２の回転−直線運動変換装置５０は、各ねじの方向が逆であり、ねじ軸５４がローラナット４２及び遊星ねじローラ６０よりも遥かに長く、ねじ軸５４がローラナット４２及び遊星ねじローラ６０に対し相対的に軸線１２に沿って往復動する点を除き、基本的には上述の実施例１の運動変換装置５０と同様に構成されている。
【０１１５】
特に実施例２に於いては、図９に詳細に示されている如く、各遊星ねじローラ６０は雄ねじ５８と、その軸線方向両側に一体に形成された平歯の外歯車９０及び９２と、外歯車９０及び９２の軸線方向外側に一体に形成されたシャフト部６０Ａ及び６０Ｂとを有している。シャフト部６０Ａ及び６０Ｂは円柱形をなしているが、後に詳細に説明する目的でシャフト部６０Ａ及び６０Ｂの直径は互いに異なり、特に図示の実施例に於いてはシャフト部６０Ａの直径はシャフト部６０Ｂの直径よりも小さく設定されている。尚このシャフト部の直径の大小関係は逆でもよい。
【０１１６】
外歯車９０及び９２は雄ねじ５８の両端部の領域に平歯車の歯形が加工されることにより形成されており、従って外歯車９０及び９２は雄ねじ５８のねじ山が軸線６２に沿って延在し且つ軸線６２の周りに均等に隔置された平歯車の歯溝により分断された形態をなしている。また外歯車９０及び９２の歯の高さは雄ねじ５８のねじ山よりも僅かに低く、従って外歯車９０及び９２の歯の外端により郭定される直径は雄ねじ５８のねじ山の頂点により郭定される直径よりも僅かに小さい。
【０１１７】
外歯車９０及び９２の歯形は互いに他に対し０゜よりも大きく３６０°よりも小さい位相差を有している。外歯車９０及び９２はそれぞれ平歯の内歯車９４及び９６と噛合しており、従って内歯車９４及び９６の歯形も互いに他に対し外歯車９０及び９２の位相差と同一の位相差を有している。内歯車９４及び９６はローラナット４２の雌ねじ５６の領域に対し軸線方向両側に配置され、ローラナット４２の孔に圧入されている。尚外歯車及び内歯車の位相差は、一端の外歯車の歯先と内歯車の歯元が係合しているときに他端の外歯車の歯元と内歯車の歯先が係合するよう、９０゜よりも大きく２７０°よりも小さい位相差、特に図示の実施例の如く１８０°の位相差であることが好ましい。
【０１１８】
外歯車９０及び９２の軸線は遊星ねじローラ６０の軸線６２に整合し、外歯車９０及び９２の基準ピッチ円の直径は遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８の基準ピッチ円の直径（有効ねじ径）と等しい。また外歯車９０、９２及び内歯車９４、９６の歯数比は雄ねじ５８及び雌ねじ５６の有効ねじ径の比と等しく、従って雄ねじ５８及び雌ねじ５６の条数の比と等しい。尚外歯車９０、９２及び内歯車９４、９６は平歯車である必要はなく、例えば組付け性を考慮すると、歯のねじれ角が３０°以下のはす歯歯車であってもよい。
【０１１９】
各遊星ねじローラ６０はキャリア９８により軸線６２の周りに回転可能に支持されている。図１０に示されている如く、キャリア９８は遊星ねじローラ６０のシャフト部６０Ａを軸線６２の周りに回転可能に支持する第一の支持部としての支持リング１００と、遊星ねじローラ６０のシャフト部６０Ｂを軸線６２の周りに回転可能に支持する第二の支持部としての支持リング１０２と、支持リング１００及び１０２を一体的に連結する複数の連結部１０４とを有している。
【０１２０】
支持リング１００及び１０２はねじ軸５４の雄ねじ５２の外径よりも僅かに大きい内径を有すると共に、ローラナット４２の雌ねじ５６の内径よりも僅かに小さい外径を有している。また支持リング１００及び１０２はそれぞれ遊星ねじローラ６０のシャフト部６０Ａ及び６０Ｂを受ける複数の穴１０６及び１０８を有している。シャフト部６０Ａ及び６０Ｂの直径の大小関係に対応して、穴１０６の直径は穴１０８の直径よりも小さく設定されている。穴１０６及び１０８はキャリア９８の軸線１１０の周りに均等に隔置され、径方向外方にて開いた実質的にＵ形の断面形状を有している。連結部１０４は穴１０６及び１０８の間にて軸線１１０の周りに放射状に配列され且つ軸線１１０に沿って延在する板状をなしている。尚キャリア９８は形状保持性及び所要の強度を有する金属の如き任意の材料にて形成されてよいが、上述の構造を有するので、樹脂にて成形されることが好ましい。
【０１２１】
ローラナット４２の内側にて支持リング１００及び１０２の軸線方向外側には支持リング１００及び１０２の外径よりも大きい外径を有するストッパリング１１２及び１１４が配設され、ローラナット４２の孔に圧入により固定されている。ストッパリング１１２及び１１４はキャリア９８の支持リング１００及び１０２の軸線方向外側まで延在する断面Ｌ形をなし、これによりキャリア９８が軸線方向外方へローラナット４２に対し相対的に移動することを阻止するようになっている。
【０１２２】
尚図８に示されている如く、実施例２に於いては、上記実施例１に於ける異物侵入防止部材８０及び８２に相当する部材は設けられておらず、キャリア９８の支持リング１００及び１０２が異物侵入防止部材としての機能をも果たすようになっているが、各ねじの螺合部へ異物が侵入することが確実に防止されるよう、上記実施例１の場合と同様の異物侵入防止部材が設けられてもよい。
【０１２３】
次にこの実施例２に於けるローラナット４２の雌ねじ５６、遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８、ねじ軸５４の雄ねじ５２のねじ山形状（歯形）について説明する。
【０１２４】
回転−直線運動変換装置５０に於ける各ねじは、ねじとして機能すると共に、歯車の歯として機能しなければならない。各ねじがねじとして機能するためには、有効ねじ径の位置に於いて互いに適正に噛合っていなければならない。また各ねじが歯車の歯として機能するためには、各ねじ（歯車）のモジュールが互いに同一であり且つ圧力角が互いに同一であることが必要である。しかし回転−直線運動変換装置５０に於いては、互いに噛み合うねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０のねじのモジュール及び圧力角の何れも互いに同一にすることができず、従って歯（ねじ山）の干渉が発生し易く、そのため組付け性が良好ではない。
【０１２５】
一般に、二つのねじ同士が噛合うためには、二つのねじのねじ山はピッチが互いに同一であり且つねじ山の角度が互いに同一であることが必要である。しかし回転−直線運動変換装置５０に於いては、有効ねじ径の比の条数の関係に対しねじ軸５４の条数が増減されているため、ねじ山の角度を同じにすると円周方向の噛合いの角度である圧力角がねじ軸と遊星ねじローラとでは異なる値になる。
【０１２６】
ねじ山の角度（軸線を通る断面で見た圧力角）をλとし、ねじの進み角及びリードをそれぞれγ及びＬとし、ねじのピッチ及び条数をそれぞれＰ及びＮとし、有効ねじ径（基準ピッチ円直径）をφとすると、リードＬ、進み角γ、ねじ山のねじれ角β、正面噛み合い圧力角αはそれぞれ下記の式２〜５により表される。
【０１２７】
Ｌ＝Ｐ・Ｎ  ……（２）
γ＝Ｔａｎ-1｛Ｐ／（φ・π）}  ……（３）
β＝０．５π−γ  ……（４）
α＝Ｔａｎ-1｛Ｔａｎ（λ）・Ｔａｎ（β）}  ……（５）
【０１２８】
よって、ピッチＰ、ねじ条数Ｎ、有効ねじ径φが決定されれば、圧力角αが計算により求められる。遊星ねじローラ６０のピッチＰpを１mmとし、条数Ｎpを１とし、有効ねじ径φpを４mmとする。またねじ軸５４と遊星ねじローラ６０の有効ねじ径の比を３：１とし、ねじ軸５４の差動条数を＋１とすると、ねじ軸５４のリードＬは４mmとなり、有効ねじ径φsは１２mmとなる。
【０１２９】
従って遊星ねじローラ６０のねじれ角βpを８５．４５°とし、ねじ軸５４のねじれ角βsを８３．９４°とし、遊星ねじローラ６０のねじ山角度λpを２７．５°としたときには、通常の歯車の場合の遊星ねじローラ６０の圧力角αpは８１．３１°になる。この圧力角を満足するねじ軸５４のねじ山角度λsは３４．７６°となり、このようなねじの噛み合いでは圧力角が同一にならず、ねじ山角度で７．２６°の差が生じ、ねじの噛み合いが干渉によって阻害される。
【０１３０】
従ってねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０のねじのモジュール及び圧力角が互いに相違する問題を克服して歯の干渉を防止すると共にバックラッシをなくすための特別の工夫が必要である。上述の如く、モジュール及び圧力角が相違することは有効ねじ径の比に対応する条数の関係に対しねじ軸５４の条数が増減されていることが原因であり、条数の増減によるリード角の相違に起因して歯の干渉が発生する。よってリード角が相違するねじを適正に螺合させるためには、ねじ山の形状を如何に設定すべきであるかが重要である。
【０１３１】
回転−直線運動変換装置５０に於けるねじは歯車としても機能するので、ねじを歯車として見ると、遊星ねじローラ６０及びねじ軸５４の歯は基準ピッチ円の位置に於いて互いに噛み合い、遊星ねじローラ６０及びねじ軸５４の回転に伴って遊星ねじローラの歯の歯先とねじ軸の歯の歯元とが係合し、遊星ねじローラの歯の歯元とねじ軸の歯の歯先とが係合する。よってこれらの係合が密になるようねじ山の形状を設定すればよい。
【０１３２】
まず、遊星ねじローラ６０及びねじ軸５４のねじ山角度の平均値である仮想のねじ山角度を決定し、その仮想のねじ山角度を圧力角に変換すれば、その値が両者の噛合いの圧力角の平均値である。その圧力角からそれぞれの進み角（リード角）の違いにより計算されるねじ山角度を逆に求める。
【０１３３】
計算の流れは以下の通りである。まず遊星ねじローラ６０及びねじ軸５４のねじの条件から平均ねじれ角βaを求め、平均ねじ山角度λaを決定し、上記式５に従って平均圧力角αaを演算する。次いでこの平均圧力角αa及びそれぞれのねじれ角βp、βsに基づき上記式５に従って遊星ねじローラ６０のねじ山角度λp及びねじ軸５４のねじ山角度λsを演算する。
【０１３４】
前述のねじの条件を例に説明すると、まずねじの条件から、平均ねじれ角βaは以下の如く演算される。
βa＝（βｐ＋βｓ）／２
＝（８５．３１＋８３．９４）／２     ＝８４．７０
【０１３５】
次に平均ねじ山角度λaを２７．５°に決定すると、平均圧力角αaは７９．８９°となる。この圧力角を満足する遊星ねじローラ６０のねじ山角度λpは３０．７５°であり、ねじ軸５４のねじ山角度λsは２４．０５°である。尚ねじ山角度λｓ、λｐはねじ軸５４の差動条数が正の値であるときにはλｓ＜λｐであり、ねじ軸５４の差動条数が負の値であるときにはλｓ＞λｐである。よってねじ軸の差動条数が−１であるときには遊星ねじローラ６０のねじ山角度λpは２４．０５°であり、ねじ軸５４のねじ山角度λsは３０．７５°である。
【０１３６】
かくしてねじ山角度の演算が完了すると、ねじ山角度に基づいて各ねじのねじ山形状を求める。以下ねじ山形状の決定方法について説明する。
【０１３７】
回転−直線運動変換装置５０はねじ軸５４又はローラナット４２が他方に対しスラスト方向に押出される回転−直線運動変換装置である。スラスト方向の大きい荷重に耐え且つバックラッシをなくすためには、ねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２のねじ山は、軸線１２を通る断面で見てねじ山の角度ができるだけ小さく、ねじ山の強度が高く、ねじ山が有効ねじ径の位置に於いて互いに噛合い、ねじ山が隙間なく互いに嵌合することが必要である。
【０１３８】
従来のはす歯歯車との噛合いの相違点は、はす歯歯車の歯は軸線に垂直な断面で見て互いに隙間なく噛合うことにより回転運動の伝達を円滑に行うのに対し、回転−直線運動変換装置５０に於いてはねじ山が軸線に垂直な方向だけでなくスラスト方向についても隙間なく互いに噛合うことが必要であるということである。即ち回転−直線運動変換装置５０に於いては軸線に垂直な断面に於いてのみならず軸線を通る断面に於いてもねじ山が互いに密に嵌合しなければならない。
【０１３９】
また滑りねじやボールねじ等の従来の回転−直線運動変換装置に於いては、ねじ等の接触部が軸線を中心とする螺旋状をなしているが、逆効率を確実に０にするためにはねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０のねじ山の接触部が軸線１２の周りに螺旋状をなしていないことが重要であり、本発明の装置に於いてはスラスト方向に大きい力の伝達が可能であるよう、ねじ山は軸線１２を通る断面で見て互いに隙間なく嵌合し、ねじ山の接触部は軸線１２を中心とする放射線状をなしている。
【０１４０】
ねじ山の形状を決定するにあたり、ローラナット４２の雌ねじ５６の干渉及び加工性の点から、ローラナット４２のねじ溝の角度を４５°以下に設定することができない。一般に、ねじ溝の角度が５５°以上でなければ、従ってねじ山角度λnが２７．５°以上でなければ、ローラナット４２のねじを連続的に加工したり軸線を通る断面で見て直線的なねじ山形状のねじを形成することができない。
【０１４１】
またねじ軸５４の差動条数が正の値であるか負の値であるかによって歯形の決定方法が異なる。
【０１４２】
（１）ねじ軸の差動条数が正の値である場合
まずローラナット４２のねじ溝の角度を決定する。ローラナット４２のねじ山角度λnはねじ溝の角度の１／２である。
【０１４３】
今ローラナット４２のねじ溝の角度を５５°とすると、ねじ山角度λnは２７．５°となる。またねじ軸５４の差動条数が正の値である場合に於いてねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０のモジュールが互いに異なる場合には、そのことに起因するねじ山の干渉は遊星ねじローラ６０のねじの歯元とねじ軸５４のねじの歯先に於いて集中的に発生する。遊星ねじローラ６０のねじ及びねじ軸５４のねじの平均の圧力角を演算すべく、ねじ山の角度（軸線を通る断面に於ける平均圧力角λa）を２７．５°とする。この場合遊星ねじローラ６０の歯元のねじ山角度λpiは２４．０５°となり、ねじ軸５４のねじの歯先のねじ山角度λsoは３０．７５°となる。
【０１４４】
よって遊星ねじローラ６０のねじは、歯先に於いて２７．５°のねじ山角度λpoを有し、歯元に於いて２４．０５°のねじ山角度λpiを有する場合に、軸線１２を通る断面で見てローラナット４２のねじと密に嵌合する。
【０１４５】
またねじ軸５４のねじは、歯先に於いて３０．７５°のねじ山角度λsoを有し、歯元に於いてローラナット４２の歯先のねじ山角度と同一の２７．５°のねじ山角度λsiを有する場合に、遊星ねじローラ４２のねじとスラスト方向及び回転方向の何れに於いても密に嵌合する。
【０１４６】
遊星ねじローラ６０の歯元及びねじ軸５４の歯先は回転伝達方向である軸線１２に垂直な断面で見て同一の圧力角を有していなければならない。またねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０は有効ねじ径の位置を中心としてその径方向内側及び外側の領域に於いて連続的に噛合う状況になければならない。よって軸線１２を通る断面に於ける平均圧力角は、ローラナット４２のねじ山角度λn、遊星ねじローラ６０の歯先のねじ山角度λpo、ねじ軸５４の歯元のねじ山角度λsiと同一の２７．５°である。
【０１４７】
以上の考察より解る如く、ローラナット４２のねじ山角度は加工上の制約の範囲内にてできる限り小さい鋭角であり、遊星ねじローラ６０の歯先のねじ山角度及びねじ軸５４の歯元のねじ山角度がローラナット４２のねじ山角度と同一であり、遊星ねじローラ４２の歯元のねじ山角度及びねじ軸５４の歯先のねじ山角度がそれらの平均の角度がローラナット４２のねじ山角度と同一である場合に、各ねじの歯形が最も理想的な歯形になることが解る。
【０１４８】
従って上記例の場合の各ねじの好ましいねじ山角度は以下の通りである。
ローラナット４２のねじ山角度λn＝遊星ねじローラ６０の歯先のねじ山λpo
＝ねじ軸５４の歯元のねじ山角度λsi
＝２７．５°
遊星ねじローラ６０の歯元のねじ山角度λsi＝２４．０５°
ねじ軸５４の歯先のねじ山角度λso＝３０．７５°
尚各ねじの歯形形状は回転による干渉が生じないよう、インボリュート関数により補正される。
【０１４９】
（２）ねじ軸の差動条数が負の値である場合
この場合にもローラナット４２のねじ山角度λnはねじ溝の角度による制約を受ける。またねじ軸５４の差動条数が負の値である場合に於いてねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０のモジュールが互いに異なる場合には、そのことに起因するねじ山の干渉は遊星ねじローラ６０のねじの歯先とねじ軸５４のねじの歯元に於いて集中的に発生する。
【０１５０】
従ってねじ軸５４の差動条数が正の値である場合と同様、ローラナット４２のねじ溝の角度を５５°とすると、ねじ山角度λnは２７．５°となる。よって遊星ねじローラ６０のねじの歯先のねじ山角度λpoも２７．５°となり、歯元は軸線１２を通る断面で見て密に噛み合う必要があるので、歯元のねじ山角度λpiも２７．５°となる。またねじ軸５４のねじの歯先も遊星ねじローラ４２のねじの歯元と噛み合うので、ねじ軸５４のねじの歯先のねじ山角度λsoも２７．５°となる。
【０１５１】
よってねじ軸５４のねじの歯元のねじ山角度λsiのみがモジュールの相違の影響を受けるので、上記式５に従って演算されればよく、その値は１９．１４°である。
【０１５２】
以上の考察より解る如く、ローラナット４２のねじ山角度は加工上の制約の範囲内にてできる限り小さい鋭角であり、遊星ねじローラ６０の歯先及び歯元のねじ山角度及びねじ軸５４の歯先のねじ山角度がローラナット４２のねじ山角度と同一であり、ねじ軸５４の歯元のねじ山角度が平均圧力角及びねじれ角に基づき演算される二つのねじ山角度のうちの小さい方の値である場合に、各ねじの歯形が最も理想的な歯形になることが解る。
【０１５３】
尚ねじ軸の差動条数が負の値である場合にも、各ねじの歯形形状は回転による干渉が生じないよう、インボリュート関数により補正される。
【０１５４】
図１１は各ねじの軸線に沿う拡大部分断面図であり、（Ａ）はローラナット４２の雌ねじ５６を示し、（Ｂ）は遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８を示し、（Ｃ）はねじ軸５４の雄ねじ５２を示している。図１１に於いて、符号１２０、１２２、１２４はそれぞれ雌ねじ５６遊、雄ねじ５８、雄ねじ５２を歯車として見たときの基準ピッチ円を示している。
【０１５５】
図１１に示されている如く、ローラナット４２の雌ねじ５６は台形の歯形を有し、遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８及びねじ軸５４の雄ねじ５２はインボリュート歯形を有している。ローラナット４２の雌ねじ５６のねじ溝はθnの開き角（θn／２に等しいねじ山角度λn）を有し、遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８のねじ山はλpoの歯先のねじ山角度及びλpoよりも小さいλpiの歯元のねじ山角度を有している。ねじ軸５４の雄ねじ５２のねじ山はλsoの歯先のねじ山角度及びλsoよりも小さいλsiの歯元のねじ山角度を有している。
【０１５６】
ねじ軸５４の差動条数Ｎsは＋１、即ちローラナット４２又はねじ軸５４が回転されてもねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２の何れもスラスト変位しないねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２の有効ねじ径及び条数の関係に対し１多い数に設定されているので、図１１に示されている如く、遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８の歯先のねじ山角度λpoはローラナット４２の雌ねじ５６のねじ山角度λnと同一の値に設定され、ねじ軸５４の雄ねじ５２の歯元のねじ山角度λsiもλnと同一の値に設定されている。
【０１５７】
図１２はねじ軸５４の差動条数Ｎsが＋１である図示の実施例２について、上述の如く歯形が設定されたローラナット４２の雌ねじ５６と遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８との噛合状態（Ａ）、及び遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８とねじ軸５４の雄ねじ５２との噛合状態（Ｂ）を示している。図１２より解る如く、軸線１２を通る断面で見て、遊星ねじローラ６０はねじ軸５４及びローラナット４２に対し良好に噛み合っている。
【０１５８】
また図１４は実施例２に於ける回転‐直線運動変換装置５０の長手方向中央部の軸線１２に垂直な断面を示す拡大縦断面図である。尚図１４に於いて、細線は各ねじの有効ねじ径（歯車のピッチ円直径）を表し、太線はねじの歯形の断面を示している。また図１４に於いては、明瞭化の目的で各部材のハッチングは省略されている。図１４より解る如く、軸線１２に垂直な断面に於いても、遊星ねじローラ６０はねじ軸５４及びローラナット４２に対し歯としての噛み合いを維持しており、従って遊星ねじローラ６０、ねじ軸５４、ローラナット４２は互いに歯車の噛み合いとして相互に回転力を伝達する。
【０１５９】
尚ねじ軸５４の差動条数Ｎsが−１、即ちローラナット４２又はねじ軸５４が回転されてもねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２の何れもスラスト変位しないねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２の有効ねじ径及び条数の関係に対し１少ない数に設定されている場合には、図１４に示されている如く、ローラナット４２の雌ねじ５６の開き角θn、遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８の歯元角λpi、ねじ軸５４の雄ねじ５２の歯先角λsoとは互いに同一の値に設定される。またねじ軸５４の雄ねじ５２の歯元角λsiはねじ軸５４の歯元のねじ山角度が平均圧力角及びねじれ角に基づき演算される二つのねじ山角度のうちの小さい方の値に設定される。
【０１６０】
図１５はねじ軸５４の差動条数Ｎsが−１である場合について、上述の如く歯形が設定されたローラナット４２の雌ねじ５６と遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８との噛合状態（Ａ）、及び遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８とねじ軸５４の雄ねじ５２との噛合状態（Ｂ）を示している。図１５より解る如く、ねじ軸５４の差動条数Ｎsが−１である場合にも、軸線１２を通る断面で見て、遊星ねじローラ６０はねじ軸５４及びローラナット４２に対し良好に噛み合う。また図には示されていないが、図１３の場合と同様、軸線１２に垂直な断面に於いても、遊星ねじローラ６０はねじ軸５４及びローラナット４２に対し歯としての噛み合いを維持し、従って遊星ねじローラ６０、ねじ軸５４、ローラナット４２は互いに歯車の噛み合いとして相互に回転力を伝達する。
【０１６１】
かくして図示の実施例２によれば、上述の実施例１の場合と同様、ねじ軸５４、遊星ねじローラ６０、ローラナット４２は互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たすと共に、遊星ねじローラ６０及びローラナット４２は互いに共働して差動ねじとしての機能を果たし、またねじ軸５４が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、ローラナット４２が回転可能に且つスラスト変位不可能に支持されている。従って回転角度と直線変位量とを一対一に正確に対応させてローラナット４２の回転運動を正確にねじ軸５４の微小な直線運動に正確に変換することができ、また上述の実施例１についてパワーアシストに関し上述した他の作用効果を得ることができる。
【０１６２】
特に図示の実施例２によれば、ローラナット４２が回転されても遊星ねじローラ６０はスラスト変位せず、ねじ軸５４のみがスラスト変位するので、例えば上述の実施例１の場合の如くローラナット４２が回転されると遊星ねじローラ６０もスラスト変位する構造の場合に比してスラスト変位する部材全体の質量を小さくすることができ、またローラナット４２の長さを小さくしてパワーステアリング装置の長さを小さくすることができる。
【０１６３】
上述の如く、上記実施例１の回転−直線運動変換装置５０も良好に機能するが、ねじ軸５４にごみ等の異物が付着すると、ねじ軸５４と遊星ねじローラ６０とが固着した状態になり、その結果ローラナット４２と遊星ねじローラ６０と間に滑りが発生し、ローラナット４２のみがねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０に対し相対的に軸線１２に沿って変位することがある。特にこの現象はローラナット４２と遊星ねじローラ６０と間に潤滑剤が塗布された場合に顕著になる。またねじ軸５４が上述の差動原理に基づかずに遊星ねじローラ６０６に対し滑ることにより、遊星ねじローラ６０とねじ軸５４との間にねじの滑り変位が発生する場合がある。
【０１６４】
これに対し実施例２の回転−直線運動変換装置５０によれば、各遊星ねじローラ６０は雄ねじ５８に対し軸線方向両側に一体に形成された外歯車９０及び９２を有し、これらの外歯車はそれぞれローラナット４２の雌ねじ５６の領域に対し軸線方向両側に固定された内歯車９４及び９６と噛合し、外歯車９０、９２及び内歯車９４、９６の噛み合いによりローラナット４２又は遊星ねじローラ６０の回転が強制的に他方へ伝達されるので、ローラナット４２と遊星ねじローラ６０と間に滑りが発生することに起因してローラナット４２のみがねじ軸５４及び遊星ねじローラ６０に対し相対的に軸線１２に沿って変位することを確実に防止することができる。
【０１６５】
またローラナット４２が軸線１２の周りに回転されると、その回転により上述の如く遊星ねじローラ６０が確実に回転され、遊星ねじローラ６０が自身の軸線６０の周りに確実に回転すると共にねじ軸５４の周りに確実に公転するので、ねじ軸５４を確実に差動原理に基づいて軸線に沿ってスラスト変位させ、ねじ軸５４が滑ることを防止することができる。
【０１６６】
特に実施例２の回転−直線運動変換装置５０によれば、上述の如く外歯車９０及び９２の軸線は遊星ねじローラ６０の軸線６２に整合し、外歯車９０及び９２の基準ピッチ円の直径は遊星ねじローラ６０の雄ねじ６２の基準ピッチ円の直径と等しい。また外歯車９０、９２及び内歯車９４、９６の歯数比は雄ねじ６２及び雌ねじ５６の有効ねじ径の比と等しく、従って雄ねじ６２及び雌ねじ５６の条数の比と等しい。
【０１６７】
従ってローラナット４２及び遊星ねじローラ６０の回転数の関係を外歯車９０、９２及び内歯車９４、９６の歯数比によって正確に規制すると共に、雄ねじ５８及び雌ねじ５６の本来あるべき有効ねじ径の比の関係と正確に一致させることができる。よって雄ねじ５８及び雌ねじ５６の公差に起因する有効ねじ径の比の関係のずれや経時変化等に起因する実際の有効ねじ径の比に変化が生じても、差動原理に基づく作動を確保するためのローラナット４２及び遊星ねじローラ６０の回転数の関係を確実に維持することができ、これにより、上記実施例１の場合に比して長期間に亘り回転−直線運動変換装置５０の確実且つ正確な作動を確保することができる。
【０１６８】
尚、実施例２の回転−直線運動変換装置５０の構造に近似する米国特許２６８３３７９号公報に記載のベアリング装置に於いても、ねじ結合に加えて遊星歯車が設けられている。実施例２の回転−直線運動変換装置５０に於ける外歯車９０、９２及び内歯車９４、９６は、米国特許２６８３３７９号公報に記載されたベアリング装置に於ける遊星歯車とは追加の目的が異なり、また対象となるねじの動作も異なる。
【０１６９】
米国特許２６８３３７９号公報に記載されたベアリング装置に於いては、全てのねじが同じ方向のねじである。従ってローラナット及びねじ軸のねじの作用により、遊星ねじローラには同一の方向、即ちねじのリード角に直角の方向に傾けようとする力が働く。そのため遊星歯車により遊星ねじローラの両端を支持し傾かないように規制しなければ遊星ねじローラが傾き、その結果ねじは動作せずロック状態、即ち回転不可能な状態で止まってしまう。従って米国特許２６８３３７９号公報に記載されたベアリング装置に於いては、遊星歯車はローラナット及び遊星ねじローラがロック状態になることなく回転するための必須の構成部品である。
【０１７０】
これに対し図示の実施例２の回転−直線運動変換装置５０の構成に於いては、ねじ軸５４の雄ねじ５２及び遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８が逆ねじであり、これらのねじ自体がはす歯の歯車結合を構成している。よって回転の伝達や回転−直線運動変換装置５０の基本的な動作には外歯車９０、９２及び内歯車９４、９６は不要である。従って実施例２の回転−直線運動変換装置５０の構成に於いては、外歯車９０、９２及び内歯車９４、９６は、前述の如き滑りに起因する差動原理に基づかない作動を確実に排除し、狙った差動原理に基づく動作を確実に行わせる最も簡便な手段として補助的に追加されたものである。
【０１７１】
また図示の実施例２の回転−直線運動変換装置５０の構成に於いては、外歯車９０、９２及び内歯車９４、９６は、上述の如くねじ軸５４の動作をも規定することができる。即ち、実施例２の回転−直線運動変換装置５０の構成に於いては、ねじ軸５４と遊星ねじローラ６０との間の滑りをも排除できるのに対し、米国特許２６８３３７９号公報に記載されたベアリング装置に於いては、あくまで遊星ねじローラ６０とローラナット４２との間の動作を制約するに留まる。
【０１７２】
かくして実施例２の回転−直線運動変換装置５０の構成に於いては、一見米国特許２６８３３７９号公報に記載された歯車構造と同一の歯車構造が追加されているように見受けられるが、回転−直線運動変換装置５０の構成の相違により、追加された歯車構造の機能及び効果は大きく異なる。
【０１７３】
また全ての遊星ねじローラ６０が同一に形成される場合にも、遊星ねじローラ６０の一端に於ける雄ねじ５８の位相に対する外歯車９０の位相の関係が遊星ねじローラ６０の他端に於ける雄ねじ５８の位相に対する外歯車９２の位相の関係と異なる場合があるので、ローラナット４２に対する全ての遊星ねじローラ６０の方向が確実に同一の方向になるよう、全ての遊星ねじローラ６０がローラナット４２に対し組付けられなければならない。
【０１７４】
実施例２の回転−直線運動変換装置５０によれば、上述の如く遊星ねじローラ６０の一端のシャフト部６０Ａの直径は他端のシャフト部６０Ｂの直径よりも小さく設定されており、これに対応してキャリア９８の支持リング１００の穴１０６の直径は支持リング１０２の穴１０８の直径よりも小さく設定されている。従ってローラナット４２に対する全ての遊星ねじローラ６０の方向を容易に且つ確実に同一の方向にすることができ、これにより全ての遊星ねじローラ６０をローラナット４２に対し適正に組付けることができると共に、外歯車９０及び９２を内歯車９４及び９６に対し適正に噛み合わせることができる。
【０１７５】
また遊星ねじローラ６０の外歯車９０及び９２と内歯車９４及び９６との噛み合いによる回転の伝達を円滑に行わせるためには、これらの外歯車及び内歯車の歯数が多い方が好ましいが、歯数を多くしようとすると遊星ねじローラ６０の直径を小さくすることができず、また歯数が多くなると歯の大きさが小さくなり、転造等による歯車の加工が困難又は不可能になる。
【０１７６】
実施例２の回転−直線運動変換装置５０によれば、遊星ねじローラ６０の外歯車９０及び９２の歯形は互いに他に対し０゜よりも大きく３６０°よりも小さい位相差を有し、内歯車９４及び９６の歯形も互いに他に対し外歯車９０及び９２の位相差と同一の位相差を有している。従って歯の大きさを小さくすることなく歯数が２倍の場合と同等の効果を得ることができ、これにより遊星ねじローラ６０の直径が大きくなって回転−直線運動変換装置５０が大型化することを防止することができると共に、ねじ軸５４の雄ねじ５２及びローラナット４２の雌ねじ５６の加工と同様、遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８及び外歯車９０、９２を切削加工ではなく、低廉な転造により形成することができる。
【０１７７】
更に実施例２の回転−直線運動変換装置５０によれば、上述の如く外歯車９０及び９２は雄ねじ５８の両端部の領域に平歯車の歯形が加工されることにより形成され、雄ねじ５８のねじ山が軸線６２に沿って延在し且つ軸線６２の周りに均等に隔置された平歯車の歯溝により分断された形態をなしている。従って外歯車９０及び９２が遊星ねじローラ６０の本体とは別体の部材として形成され、遊星ねじローラ６０の本体に固定される場合に比して、遊星ねじローラ６０を容易に且つ能率よく且つ低廉に製造することができる。また遊星ねじローラ６０がローラナット４２に対し組み付けられる際に、外歯車９０及び９２は雄ねじ５８の一部として機能することができる。
【実施例３】
【０１７８】
図１６は本発明による車輌用電動式パワーステアリング装置の実施例３の要部を示す断面図、図１７は図１６に示された遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置を示す拡大断面図、図１８は図１６に示されたアクティブ操舵及びステアリングギヤ比制御用電動機を示す拡大断面図である。尚図１６乃至図１８に於いて、図１乃至図４又は図７に示された部材と同一の部材にはこれらの図に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
【０１７９】
この実施例３に於いては、第一の回転体としての回転スリーブ３０及び第二の回転体としてのローラナット４２に加えて、中間回転体としての中間回転スリーブ４２Ａ、回転支持スリーブ１１０、第三の回転体としてのアクティブ操舵回転スリーブ１１２が設けられている。ローラナット４２は回転スリーブ３０の他端及びアクティブ操舵回転スリーブ１１２の一端に対し径方向内側に配置され、回転支持スリーブ１１０は回転スリーブ３０の他端及びアクティブ操舵回転スリーブ１１２の一端に対し径方向外側に配置されている。回転支持スリーブ１１０は軸受１１４を介してハウジング１６により軸線１２の周りに回転可能に支持されている。
【０１８０】
回転スリーブ３０の他端及びアクティブ操舵回転スリーブ１１２の一端とローラナット４２との間にて相互に回転を伝達する複合回転伝達機構として差動歯車装置１１６が設けられている。図１７に詳細に示されている如く、差動歯車装置１１６は中間回転スリーブ４２Ａの他端に設けられ軸線１２に整合してタイロッド連結バー１４の周りに延在する傘歯車１１８と、アクティブ操舵回転スリーブ１１２の一端に設けられ軸線１２に整合し且つ傘歯車１１８に対向してタイロッド連結バー１４の周りに延在する傘歯車１２０と、軸線１２に垂直な軸線１２２の周りに回転可能に支持され傘歯車１１８及び１２０と噛合する複数個の傘歯車１２４とを有している。
【０１８１】
各傘歯車１２４の径方向外側の軸部は回転支持スリーブ１１０により軸受１２６を介して軸線１２２の周りに回転可能に支持され、傘歯車１２４の径方向内側の軸部はローラナット４２により軸受１２８を介して軸線１２２の周りに回転可能に支持されている。従ってローラナット４２は回転支持スリーブ１１０と同一の回転数にて軸線１２の周りに回転する。ローラナット４２と中間回転スリーブ４２Ａの他端との間には軸受１３０が設けられ、ローラナット４２とアクティブ操舵回転スリーブ１１２の一端との間には軸受１３２が設けられ、これによりローラナット４２は軸受１３０及び１３２を介して回転スリーブ３０の他端とアクティブ操舵回転スリーブ１１２の一端により軸線１２の周りに回転可能に支持されている。
【０１８２】
回転スリーブ３０とアクティブ操舵回転スリーブ１１２との間にて差動歯車装置１１６の径方向内側には遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置５０が設けられている。回転−直線運動変換装置５０の構造はローラナット４２が回転されても遊星ねじローラ６０がスラスト変位しないよう修正された実施例１の回転−直線運動変換装置５０と同様の構造りものであってもよいが、実施例２の回転−直線運動変換装置５０の構造であることが好ましい。
【０１８３】
図１８に詳細に示されている如く、アクティブ操舵回転スリーブ１１２の他端にはウォームギヤ１３４が設けられており、ウォームギヤ１３４にはピニオンギヤ１３６が噛合している。ピニオンギヤ１３６はアクティブ操舵用の電動機１３８の回転軸１４０に連結されており、ウォームギヤ１３４及びピニオンギヤ１３６は電動機１３８の回転を軸線１２の周りの回転としてアクティブ操舵回転スリーブ１１２に伝達する回転伝達機構を構成している。
【０１８４】
尚、図1及び図２と図１６乃至図１８との比較及び図７と図１６乃至図１８との比較より解る如く、この実施例３の他の点は上述の実施例１及び２の場合と同様に構成されており、上述の実施例２の場合と同様にパワーアシストの機能が達成され、上述の実施例１の場合と同様にパワーアシストの機能及びアクティブ操舵の機能が達成される。
【０１８５】
かくして図示の実施例３によれば、上述の実施例１及び２の場合と同様の作用効果を得ることができると共に、パワーアシスト用の電動機３４の回転力は差動歯車装置１１６を経て遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置５０のローラナット４２に伝達され、アクティブ操舵用の電動機１３８の回転はウォームギヤ１３４及びピニオンギヤ１３６よりなる回転伝達機構及び差動歯車装置１１６を経て回転−直線運動変換装置５０のローラナット４２に伝達され、アクティブ操舵時の操舵トルクの変動をキャンセルするパワーアシスト用の電動機３４の回転力は遊星歯車装置３６及び増力装置として機能する増速装置３３を経てピニオンシャフト２６へ伝達されるので、上述の実施例１の場合に比して一層良好にパワーアシスト及び操舵輪のアクティブ操舵を行うことができる。
【０１８６】
また図示の実施例３によれば、アクティブ操舵用の電動機１３８は回転軸１４０を有する通常の電動機であってよいので、アクティブ操舵用の電動機が例えば上述の実施例１の如くタイロッド連結バー１４と同軸の電動機である場合に比して、アクティブ操舵機能を備えた電動式パワーステアリング装置を低廉に構成することができる。尚この実施例に於けるアクティブ操舵用の電動機も上述の実施例１の場合と同様タイロッド連結バー１４と同軸の電動機に置き換えられてもよい。
【０１８７】
以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【０１８８】
例えば上述の各実施例に於いては、ピニオンシャフト２６の回転を増速してピニオンギヤ２８に伝達する増速装置３３が設けられ、増速装置３３は遊星歯車装置であるが、増速装置３３は遊星歯車装置以外の増速装置であってもよく、増速装置が省略されてもよい。
【０１８９】
また上述の各実施例に於いては、一つのタイロッド連結バー１４の両端に左右のタイロッド２０Ｌ及び２０Ｒが枢着され、左右の操舵輪が同時に同量転舵されるようになっているが、タイロッド連結バーとして一端にて左側のタイロッドに枢着された左側のタイロッド連結バーと一端にて右側のタイロッドに枢着された右側のタイロッド連結バーとが設けられ、第二及び第三の回転体としてそれぞれ左側及び右側の第二及び第三の回転体が設けられ、変速機構として左側及び右側の変速機構が設けられ、アクティブ操舵用の電動機として左側及び右側の電動機が設けられ、ステアリングシャフトの回転及びパワーアシスト用の電動機の回転力は第一の回転体を介して左側及び右側のタイロッド連結バーに伝達され、アクティブ操舵用の電動機の回転はそれぞれ左側及び右側の第二及び第三の回転体を介して左側及び右側のタイロッド連結バーに伝達され、これによりアクティブ操舵による左右の操舵輪の転舵量を相互に独立して制御し得るよう修正されてもよい。
【０１９０】
また上述の各実施例に於いては、回転−直線運動変換装置は遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置であるが、これらの実施例の何れかに於いて回転−直線運動変換装置が例えばボールねじ機構の如き当技術分野に於いて公知の回転−直線運動変換装置に置き換えられてよく、その場合には上述の実施例の場合よりも電動式パワーステアリング装置の構造を簡略化しそのコストを低減することができる。
【０１９１】
また上述の実施例１に於いては、第一の回転体としての回転スリーブ３０の他端と第二の回転体としての内側回転スリーブ４２と、第三の回転体としての外側回転スリーブ３８との間には変速機構として遊星歯車装置３６が設けられているが、変速機構は上述の実施例３の差動歯車装置と同様の差動歯車装置に置き換えられてもよい。
【０１９２】
また上述の実施例１に於いては、第三の回転体としての外側回転スリーブ３８はタイロッド連結バー１４と同軸のアクティブ操舵用の電動機４８により必要に応じて回転されるようになっているが、上述の実施例３の場合と同様にピニオンギヤ及びウォームギヤよりなる回転伝達機構を介してアクティブ操舵用の電動機４８により必要に応じて回転されるよう構成されてもよい。
【０１９３】
また上述の各実施例に於いては、回転−直線運動変換装置５０のねじ軸５４又はローラナット４２の差動条数は＋１又は−１であるが、差動条数は任意に設定されてよく、実施例１に於いてねじ軸５４の雄ねじ５２が右ねじに設定され、遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８及びローラナット４２の雌ねじ５６が左ねじに設定されてもよく、また実施例２に於いてねじ軸５４の雄ねじ５２が左ねじに設定され、遊星ねじローラ６０の雄ねじ５８及びローラナット４２の雌ねじ５６が右ねじに設定されてもよい。
【０１９４】
また上述の実施例１に於いては、異物侵入防止部材８０及び８２はそれぞれキャリア６４及び６６により支持され、ねじ軸５４のねじ５２に係合する雌ねじ８４、８６を有しているが、これらのねじが省略されてもよく、また異物侵入防止部材は一端にてスラスト変位する部材に支持され且つ他端にて回転する部材に相対回転可能に接続されたゴムの如き弾性材よりなる筒形のダストブーツに置き換えられてもよい。
【０１９５】
また上述の実施例１に於いては、遊星ねじローラ６０をねじ軸５４の軸線周りの所定の位置に保持し遊星ねじローラ６０をそれらの軸線６２の周りに回転可能に支持するキャリア６４及び６６は環状のブロック状をなしているが、キャリア６４及び６６は軸線１２に垂直に延在する円環板状の部材として構成されてもよく、その場合には遊星ねじローラ６０の回転振動を効果的に減衰させることができるよう、制振鋼板にて形成されることが好ましい。
【０１９６】
また実施例２に於ける外歯車９０、９２及び内歯車９４、９６等は、遊星ねじローラ６０の何れかの端部側にのみ設けられてもよく、また歯車以外の回転伝達構造に置き換えられてもよく、更に実施例２に於いてはローラナット４２、遊星ねじローラ６０、ねじ軸５４の各ねじの歯形が上述の如くこれらの部材間に於いて適正に回転が伝達される歯形に設定されているので、外歯車９０、９２及び内歯車９４、９６等が省略されてもよい。
【０１９７】
また実施例２に於ける各部材のねじのねじ山角度や歯形が実施例１に適用されてもよく、外歯車９０、９２及び内歯車９４、９６若しくはキャリア９８の構造が実施例１に適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１９８】
【図１】本発明による車輌用電動式パワーステアリング装置の実施例１を全体的に示す断面図である。
【図２】実施例１の要部を示す拡大断面図である。
【図３】図２に示された遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置を示す拡大断面図である。
【図４】遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の軸線に垂直な断面を示す拡大断面図である。
【図５】ねじ軸の雄ねじをねじ軸の軸線に平行な断面にて示す拡大部分断面図である。
【図６】実施例１の回転−直線運動変換装置の作動原理を示す解図的説明図であり、特に（Ａ）は図３の右側より回転−直線運動変換装置を見た場合のねじ軸、ローラナット、遊星ねじローラ、キャリアの回転方向を示し、（Ｂ）は図３の右側上方より回転−直線運動変換装置を見た場合についてキャリアを固定してねじ軸、ローラナット、遊星ねじローラのスラスト移動方向を示している。
【図７】本発明による車輌用電動式パワーステアリング装置の実施例２の要部を示す拡大断面図である。
【図８】図７に示された遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置を示す拡大断面図であり、特に（Ａ）は軸線を通る縦断面であり、（Ｂ）はねじ軸が除去された状態にて（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面を示す断面図である。
【図９】図７に示された遊星ねじローラの拡大正面図（Ａ）、拡大左側面図（Ｂ）、拡大右側面図（Ｃ）である。
【図１０】図７に示されたキャリアの正面図（Ａ）、左側面図（Ｂ）、右側面図（Ｃ）である。
【図１１】図７に示された各ねじの軸線に沿う拡大部分断面図であり、（Ａ）はローラナットの雌ねじを示し、（Ｂ）は遊星ねじローラの雄ねじを示し、（Ｃ）はねじ軸の雄ねじを示している。
【図１２】ねじ軸の差動条数Ｎsが＋１である場合について、ローラナットの雌ねじと遊星ねじローラの雄ねじとの噛合状態（Ａ）、及び遊星ねじローラの雄ねじとねじ軸の雄ねじとの噛合状態（Ｂ）を示す断面図である。
【図１３】実施例２の回転−直線運動運動変換装置の長手方向中央部の軸線に垂直な断面を示す拡大縦断面図である。
【図１４】ねじ軸の差動条数Ｎsが−１である場合について、各ねじの軸線に沿う拡大部分断面図であり、（Ａ）はローラナットの雌ねじを示し、（Ｂ）は遊星ねじローラの雄ねじを示し、（Ｃ）はねじ軸の雄ねじを示している。
【図１５】ねじ軸の差動条数Ｎsが−１である場合について、ローラナットの雌ねじと遊星ねじローラの雄ねじとの噛合状態（Ａ）、及び遊星ねじローラの雄ねじとねじ軸の雄ねじとの噛合状態（Ｂ）を示す断面図である。
【図１６】本発明による車輌用電動式パワーステアリング装置の実施例３の要部を示す断面図である。
【図１７】図１６に示された遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置を示す拡大断面図である。
【図１８】図１６に示されたアクティブ操舵及びステアリングギヤ比制御用電動機を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１９９】
１０  ステアリング装置
１４  タイロッド連結バー
２０Ｌ、２０Ｒ  タイロッド
２４  ローラナット
２６  ピニオンシャフト
３３  増速装置
３４  電動機
３６  遊星歯車装置
４２  ローラナット
４８  電動機
５０  回転−直線運動変換装置
５４  ねじ軸
６０  遊星ねじローラ
６４、６６  キャリア
８０、８２  異物侵入防止部材
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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