(57)【要約】【課題】遊星歯車装置のギヤ間にガタツキがある場合でも操舵感が良好なステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置の遊星歯車装置１は、ステアリング軸の回転が入力される入力軸３と、遊星歯車装置１により減速又は増速された回転を転舵輪に出力する出力軸４と、サンギヤ１１と、サンギヤ１１と同心に配されたリングギヤ１２と、サンギヤ１１及びリングギヤ１２に噛み合いサンギヤ１１の周りを公転するプラネタリギヤ１３と、サンギヤ１１及びリングギヤ１２と同心に配されプラネタリギヤ１３を回転自在に支持するキャリヤ１４と、を有している。サンギヤ１１は出力軸４に同軸に固定され、リングギヤ１２は入力軸３に同軸に固定されている。入力軸３と出力軸４は同軸に配されて互いの端部同士が軸方向隙間を介して対向しており、入力軸３の端部と出力軸４の端部との間に摩擦力を発生させる摩擦力発生機構５が軸方向隙間内に設けられている。【選択図】図１
2018001937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の操舵により回転するステアリング軸の回転が入力され該回転を減速又は増速して転舵輪に出力する遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置による前記回転の減速又は増速の比率を変化させる可変機構と、を備え、
前記遊星歯車装置は、前記ステアリング軸の回転が入力される入力軸と、前記遊星歯車装置により減速又は増速された前記回転を前記転舵輪に出力する出力軸と、サンギヤと、該サンギヤと同心に配されたリングギヤと、前記サンギヤ及び前記リングギヤに噛み合い前記サンギヤの周りを公転するプラネタリギヤと、前記サンギヤ及び前記リングギヤと同心に配され前記プラネタリギヤを回転自在に支持するキャリヤと、を有し、
前記サンギヤは前記入力軸及び前記出力軸の一方に同軸に固定され、前記リングギヤは前記入力軸及び前記出力軸の他方に同軸に固定されており、
前記入力軸と前記出力軸は同軸に配されて互いの端部同士が軸方向隙間を介して対向しており、前記入力軸の端部と前記出力軸の端部との間に摩擦力を発生させる摩擦力発生機構が前記軸方向隙間内に設けられているステアリング装置。
【請求項２】
前記入力軸に入力される前記回転のトルク値が、予め設定されたアシスト開始トルク値を超えると、操舵トルクへのアシストが開始されるようになっており、前記摩擦力発生機構によって前記入力軸の端部と前記出力軸の端部との間に発生する摩擦力のトルク値は、前記アシスト開始トルク値よりも大きい値に設定されている請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記摩擦力発生機構は、前記入力軸の端部及び前記出力軸の端部の少なくとも一方との間で摩擦力を発生させる摩擦部と、軸方向を向く押圧力を前記摩擦部に付与して前記入力軸の端部及び前記出力軸の端部のうち前記摩擦力を発生させる側の端部に前記摩擦部を押圧する弾性部と、を備える請求項１又は請求項２に記載のステアリング装置。
【請求項４】
前記摩擦力発生機構は、前記入力軸の端部及び前記出力軸の端部の一方に滑り接触して摩擦力を発生させる摩擦部と、前記入力軸の端部及び前記出力軸の端部の他方に取り付けられ、軸方向を向く押圧力を前記摩擦部に付与して前記入力軸の端部及び前記出力軸の端部の一方に前記摩擦部を押圧する弾性部と、を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング装置においては、運転者の操舵によるステアリング軸の回転が入力軸に伝達され、入力軸に固定された遊星歯車装置のサンギヤがステアリング軸の回転に応じて回転するようになっている。サンギヤの回転は、プラネタリギヤを介してリングギヤに伝達され、リングギヤに固定された出力軸から転舵輪に回転が出力されるようになっている。よって、サンギヤとプラネタリギヤとの間、あるいは、プラネタリギヤとリングギヤとの間にガタツキがあると、それがステアリングホイールに伝わるため、操舵感が悪化するという問題があった。このようなギヤ間のガタツキの対策として、ギヤとギヤとを互いに押し付けて噛合部を密着させ、ガタツキを緩和する技術が開示されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
しかしながら、噛合部の押し付け力が大きくなるためギヤ間の摩擦が増加し、フリクション変動が発生するおそれがあった。フリクション変動が発生すると、それがステアリングホイールに伝わるため、操舵感が悪化するという問題があった。また、フリクション変動が発生すると、ステアリング軸の操舵角に対する転舵輪の転舵角の伝達比を自動車の車速に応じて変化させる伝達比可変機構において、伝達比の変更を円滑に行うことができなくなる場合があるため、操舵感が悪化するという問題があった。このように、ギヤ間にガタツキがあると操舵感が悪化する一方で、上記のようなガタツキ対策をとってもフリクション変動により操舵感が悪化するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２９４０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、遊星歯車装置のギヤ間にガタツキがある場合でも操舵感が良好なステアリング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明の一態様に係るステアリング装置は、運転者の操舵により回転するステアリング軸の回転が入力され該回転を減速又は増速して転舵輪に出力する遊星歯車装置と、遊星歯車装置による回転の減速又は増速の比率を変化させる可変機構と、を備え、遊星歯車装置は、ステアリング軸の回転が入力される入力軸と、遊星歯車装置により減速又は増速された回転を転舵輪に出力する出力軸と、サンギヤと、サンギヤと同心に配されたリングギヤと、サンギヤ及びリングギヤに噛み合いサンギヤの周りを公転するプラネタリギヤと、サンギヤ及びリングギヤと同心に配されプラネタリギヤを回転自在に支持するキャリヤと、を有し、サンギヤは入力軸及び出力軸の一方に同軸に固定され、リングギヤは入力軸及び出力軸の他方に同軸に固定されており、入力軸と出力軸は同軸に配されて互いの端部同士が軸方向隙間を介して対向しており、入力軸の端部と出力軸の端部との間に摩擦力を発生させる摩擦力発生機構が軸方向隙間内に設けられていることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のステアリング装置は、遊星歯車装置のギヤ間にガタツキがある場合でも操舵感が良好である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るステアリング装置の断面図（軸方向に沿う平面で切断した断面図）である。
【図２】図１のステアリング装置のII−II断面図である。
【図３】図１のステアリング装置の分解斜視図である。
【図４】摩擦力発生機構の一例を示す斜視図である。
【図５】摩擦力発生機構の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１〜３に示すステアリング装置は、運転者の操舵により回転するステアリング軸（図示せず）の回転が入力され該回転を減速又は増速して転舵輪（図示せず）に出力する遊星歯車装置１と、遊星歯車装置１による前記回転の減速又は増速の比率を変化させる可変機構２と、を備えている。
【００１０】
遊星歯車装置１は、ステアリング軸が接続されステアリング軸の回転が入力される入力軸３と、入力軸３に同軸に固定されたリングギヤ１２と、リングギヤ１２と同心に配されたサンギヤ１１と、サンギヤ１１及びリングギヤ１２に噛み合いサンギヤ１１の周りを公転するプラネタリギヤ１３と、サンギヤ１１及びリングギヤ１２と同心に配されプラネタリギヤ１３を回転（自転）自在に支持するキャリヤ１４と、サンギヤ１１が同軸に固定され且つ転舵輪に接続されており、遊星歯車装置１により減速又は増速された回転を転舵輪に出力する出力軸４と、を備えている。
【００１１】
キャリヤ１４と出力軸４は同軸に配されているが、キャリヤ１４と出力軸４との間には転がり軸受３１が介在しているので、キャリヤ１４と出力軸４は独立して回転することが可能となっている。
そして、プラネタリギヤ１３として例えばウォームが用いられ、サンギヤ１１及びリングギヤ１２として例えばウォームホイールが用いられている。プラネタリギヤ１３としてウォームを用い、ウォームホイールであるサンギヤ１１及びリングギヤ１２に噛み合わせれば、入力軸３の回転方向と出力軸４の回転方向が逆方向とならず同一方向となる。よって、入力軸３の回転方向と出力軸４の回転方向を同一方向とするための機構（例えば、一対の歯車）を別途設ける必要がないので、本実施形態のステアリング装置は小型、軽量、安価である。
【００１２】
また、一般的に噛み合い率の高いウォームをプラネタリギヤ１３として用いれば、平歯車、斜歯歯車、傘歯車を用いた場合とは異なり、バックラッシ等に起因する歯打ち音が発生しにくい。よって、本実施形態のステアリング装置は低騒音である。
さらに、本実施形態においてはプラネタリギヤ１３の個数が３個である例が示されているが、プラネタリギヤ１３の個数は特に限定されるものではなく、遊星歯車装置１が機能するならば１個でもよいし２個でもよいし４個以上でもよい。
【００１３】
プラネタリギヤ１３はサンギヤ１１とリングギヤ１２の両方と噛み合っているが、本実施形態においてはサンギヤ１１との噛み合い半径（噛み合い点と遊星歯車装置１の回転中心との間の径方向距離）とリングギヤ１２との噛み合い半径は異なっている。すなわち、図１、２から分かるように、プラネタリギヤ１３は、遊星歯車装置１の径方向内方側の面でサンギヤ１１と噛み合っており、遊星歯車装置１の軸方向入力軸側の面でリングギヤ１２と噛み合っている。したがって、プラネタリギヤ１３とリングギヤ１２との噛み合い半径の方が、プラネタリギヤ１３とサンギヤ１１との噛み合い半径よりも大となる。
また、互いに噛み合うプラネタリギヤ１３とサンギヤ１１は、逆作動可能な進み角を有している。同様に、互いに噛み合うプラネタリギヤ１３とリングギヤ１２も、逆作動可能な進み角を有している。
【００１４】
さらに、可変機構２は、キャリヤ１４に一体的に固定され同心に回転するウォームホイールであるキャリヤ駆動用歯車２１と、キャリヤ駆動用歯車２１と噛み合うキャリヤ駆動用ウォーム２５と、キャリヤ駆動用歯車２１を回転させる回転駆動源２３（例えばモータ）と、を備えている。回転駆動源２３の回転軸２３ａにはキャリヤ駆動用ウォーム２５が固定されており、回転駆動源２３の回転軸２３ａの回転によってキャリヤ１４をサンギヤ１１と同心に回転させることができるようになっている。その結果、プラネタリギヤ１３がサンギヤ１１と噛み合いつつサンギヤ１１の周りを公転することとなる。
また、回転駆動源２３は、回転軸２３ａの回転量及び回転方向を変化させる回転制御機能を有しているので、キャリヤ１４の回転量及び回転方向は任意に変化させることが可能となっている。
【００１５】
さらに、本実施形態のステアリング装置は、入力軸３の端部と出力軸４の端部との間に摩擦力を発生させる摩擦力発生機構５を備えている。詳述すると、入力軸３と出力軸４は同軸に配されて互いの端部同士が軸方向隙間を介して対向している。そして、入力軸３の端部と出力軸４の端部との間に摩擦力を発生させる摩擦力発生機構５が、入力軸３と出力軸４の端部同士の間の上記軸方向隙間内に設けられている。
【００１６】
次に、本実施形態のステアリング装置の動作について説明する。運転者の操舵によってステアリング軸が回転すると、その回転が入力軸３に入力され、リングギヤ１２がステアリング軸と同一方向に回転する。リングギヤ１２の回転はプラネタリギヤ１３を介してサンギヤ１１に伝達され、出力軸４がステアリング軸と同一方向に回転する。そして、出力軸４の回転は転舵輪に伝達され、転舵輪が転舵される。
【００１７】
このとき、プラネタリギヤ１３とサンギヤ１１との噛み合い半径はプラネタリギヤ１３とリングギヤ１２との噛み合い半径とは異なっているので、リングギヤ１２の回転量とサンギヤ１１の回転量は異なるものとなる。すなわち、ステアリング軸の回転が所定の比率に減速又は増速され、運転者の操舵によるステアリング軸の操舵角に対する転舵輪の転舵角の伝達比が所定の値となる。
【００１８】
また、運転者の操舵時には、回転駆動源２３によりキャリヤ１４が回転する。キャリヤ１４の回転によりプラネタリギヤ１３がサンギヤ１１の周りを公転するので、キャリヤ１４の回転量や回転方向に応じて、サンギヤ１１（すなわち出力軸４）の回転量が変化する。これにより、運転者の操舵によるステアリング軸の操舵角に対する転舵輪の転舵角の伝達比が前記所定の値から変化する。
【００１９】
よって、自動車等の車速に応じてキャリヤ１４の回転量及び回転方向の少なくとも一方を変化させれば、運転者の操舵によるステアリング軸の操舵角に対する転舵輪の転舵角の伝達比を、その車速において好適な数値に設定することができる。
さらに、本実施形態のステアリング装置は、入力軸３の端部と出力軸４の端部との間に摩擦力を発生させる摩擦力発生機構５を備えている。入力軸３に入力された回転は、サンギヤ１１、リングギヤ１２、及びプラネタリギヤ１３を介して出力軸４に伝達されるが、摩擦力発生機構５によって入力軸３の端部と出力軸４の端部との間に摩擦力が発生するため、入力軸３の回転が摩擦力発生機構５を介して出力軸４に伝達可能となっている。
【００２０】
そのため、入力軸３に入力された回転のトルクは、その多くがサンギヤ１１、リングギヤ１２、及びプラネタリギヤ１３を介して入力軸３から出力軸４に伝達されるが、その一部は、サンギヤ１１、リングギヤ１２、及びプラネタリギヤ１３を介さずに摩擦力発生機構５を介して入力軸３から出力軸４に伝達されることとなる。すなわち、摩擦力発生機構５は、入力軸３に入力された回転のトルクの一部を伝達するトルク伝達機構と言うこともできる。
【００２１】
摩擦力発生機構５は、遊星歯車装置１のギヤを介するトルクの伝達とは異なり、安定的にトルクを伝達することができる。よって、遊星歯車装置１のギヤ間（サンギヤ１１とプラネタリギヤ１３との間、リングギヤ１２とプラネタリギヤ１３との間）にガタツキがある場合でも、運転者がステアリングホイールにガタツキを感じることが抑制されるため、操舵感が良好となる。
【００２２】
また、サンギヤ１１、リングギヤ１２、プラネタリギヤ１３のフリクション変動が抑制されるため、このことによっても操舵感が良好となる。さらに、サンギヤ１１、リングギヤ１２、プラネタリギヤ１３のフリクション変動が抑制されるため、ステアリング軸の操舵角に対する転舵輪の転舵角の伝達比を自動車の車速に応じて変化させる伝達比の可変機構２において、伝達比の変更を円滑に行うことができる。よって、このことによっても操舵感が良好となる。
【００２３】
本実施形態のステアリング装置においては、ステアリング軸から入力軸３に入力される回転のトルク値が、予め設定された電動パワーステアリング装置（不図示）のアシスト開始トルク値を超えると、電動パワーステアリング装置による操舵トルクへのアシストが開始されるようになっている。このとき、摩擦力発生機構５によって入力軸３の端部と出力軸４の端部との間に発生する摩擦力のトルク値は、アシスト開始トルク値よりも大きい値に設定してもよい。
【００２４】
そうすれば、摩擦力発生機構５によって発生した摩擦力以上のトルクが、ステアリング軸から入力軸３に入力された場合であっても、ガタツキのあるサンギヤ１１、リングギヤ１２、及びプラネタリギヤ１３が動く以前に本実施形態のステアリング装置による操舵トルクへのアシストが開始されるので、運転者はステアリングホイールにガタツキを感じにくい。
【００２５】
入力軸３の端部と出力軸４の端部との間に摩擦力を発生させる摩擦力発生機構５の構成は、特に限定されるものではないが、例えば、図５に示すような摩擦力発生機構５があげられる。図５の摩擦力発生機構５は、入力軸３の端部及び出力軸４の端部の少なくとも一方との間で摩擦力を発生させる摩擦部７と、軸方向を向く押圧力を摩擦部７に付与して入力軸３の端部及び出力軸４の端部のうち摩擦力を発生させる側の端部に摩擦部７を押圧する弾性部６と、を備えている。
【００２６】
図５の摩擦力発生機構５は、リング状の弾性部６とリング状の摩擦部７とが軸方向に並んで同軸に連結された構成をなしている。ただし、弾性部６及び摩擦部７は、リング状に限らず円板状等の板状でもよい。また、摩擦力発生機構５は、１つの弾性部６と１つの摩擦部７とから構成されていてもよいが、１つの弾性部６と２つの摩擦部７とから構成されていてもよい。すなわち、摩擦力発生機構５は、１つの弾性部６と２つの摩擦部７とから構成され、摩擦部７が弾性部６を両側から挟みつつ軸方向に並んで同軸に連結された構成をなしていてもよい。この場合には、摩擦部７は、入力軸３の端部及び出力軸４の端部の両方との間で摩擦力を発生させることとなる。
【００２７】
弾性部６の構成は、軸方向を向く押圧力を摩擦部７に付与して入力軸３の端部及び出力軸４の端部のうち摩擦力を発生させる側の端部に摩擦部７を押圧することができるならば、特に限定されるものではないが、ゴム、樹脂などの弾性体で弾性部６を構成することができる。また、皿バネ、コイルバネ等のバネで弾性部６を構成することもできる。軸方向を向く押圧力を弾性体やバネの弾性力によって摩擦部７に付与できるように、弾性体やバネで弾性部６を構成する。
【００２８】
摩擦部７の構成は、入力軸３の端部及び出力軸４の端部の少なくとも一方との間で摩擦力を発生させることができるならば、特に限定されるものではないが、滑り軸受で摩擦部７を構成することができる。滑り軸受の滑り面と、滑り面に対向する入力軸３の端部又は出力軸４の端部とが、入力軸３の回転に伴って滑り接触することにより、滑り面と入力軸３の端部又は出力軸４の端部との間で摩擦力が発生する。滑り軸受の滑り面の性状（例えば表面粗さ）を調整することにより、発生する摩擦力の大きさを制御することが可能である。滑り面と入力軸３の端部又は出力軸４の端部との間には、潤滑剤や流体を介在させてもよい。また、図６に示すように、摩擦部７である滑り軸受の滑り面に潤滑剤溜まり、流体溜まりとして機能する凹部７ａを設けてもよい。
【００２９】
摩擦力発生機構５は、入力軸３と出力軸４の端部同士の間の軸方向隙間内に配置されるが、その際には、図１のように、弾性部６と出力軸４の端部を対向配置させ、摩擦部７と入力軸３の端部を対向配置させてもよいし、それとは逆に、弾性部６と入力軸３の端部を対向配置させ、摩擦部７と出力軸４の端部を対向配置させてもよい。弾性部６は、対向する入力軸３の端部又は出力軸４の端部に取り付けられて一体をなしていてもよいし、取り付けられておらず別体をなしていてもよい。ただし、対向する入力軸３の端部又は出力軸４の端部に取り付けられて一体をなしている方が、ステアリング装置の組立てが容易である。
【００３０】
図１の例では、弾性部６と出力軸４の端部とが対向し、摩擦部７と入力軸３の端部とが対向しているので、弾性部６は、軸方向を向く押圧力を摩擦部７に付与して入力軸３の端部に摩擦部７を押圧する。また、摩擦部７は、弾性部６によって入力軸３の端部に押圧されつつ、対向配置された入力軸３の端部と滑り接触し、摩擦部７と入力軸３の端部との間で摩擦力が発生する。
【００３１】
このような本実施形態のステアリング装置は、自動車等のステアリング装置として使用することができる。また、本発明は、デファレンシャルギヤ（差動歯車）を有する装置に適用することが可能である。
【００３２】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、入力軸３にリングギヤ１２を固定し、出力軸４にサンギヤ１１を固定したが、これとは逆に、入力軸３にサンギヤ１１を固定し、出力軸４にリングギヤ１２を固定してもよく、本実施形態のステアリング装置の場合と同様の作用効果が奏される。
【００３３】
また、本実施形態においては、可変機構２の回転駆動源２３によりキャリヤ１４を回転させたが、サンギヤ１１又はリングギヤ１２を回転させてもよい。可変機構２の回転駆動源２３によりサンギヤ１１を回転させる場合には、入力軸３にリングギヤ１２及びキャリヤ１４のうち一方を固定し、出力軸４にリングギヤ１２及びキャリヤ１４のうち他方を固定する。また、可変機構２の回転駆動源２３によりリングギヤ１２を回転させる場合には、入力軸３にサンギヤ１１及びキャリヤ１４のうち一方を固定し、出力軸４にサンギヤ１１及びキャリヤ１４のうち他方を固定する。
【００３４】
互いに噛み合うプラネタリギヤ１３とサンギヤ１１は、逆作動可能な進み角を有しており、また、互いに噛み合うプラネタリギヤ１３とリングギヤ１２も、逆作動可能な進み角を有しているので、ステアリング軸の回転や回転駆動源２３の回転がサンギヤ１１、リングギヤ１２、及びキャリヤ１４のいずれに入力されても遊星歯車装置１が回転し、ステアリング軸の回転の減速又は増速が達成される。
【００３５】
さらに、本実施形態においては、摩擦部７を滑り軸受で構成したが、スラスト軸受等の転がり軸受で摩擦部７を構成することもできる。摩擦部７を転がり軸受で構成した場合には、転がり軸受の２つの軌道輪を入力軸３の端部と出力軸４の端部とにそれぞれ固定する。すると、転がり軸受の回転抵抗によって摩擦力が発生する。また、摩擦部７をアンギュラ軸受で構成して予圧を付与すれば、軸方向（スラスト方向）だけでなく径方向（ラジアル方向）にも摩擦力を発生させることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１      遊星歯車装置
２      可変機構
３      入力軸
４      出力軸
５      摩擦力発生機構
６      弾性部
７      摩擦部
１１      サンギヤ
１２      リングギヤ
１３      プラネタリギヤ
１４      キャリヤ
【図１】
2018001937.tif 000003
【図２】
2018001937.tif 000004
【図３】
2018001937.tif 000005
【図４】
2018001937.tif 000006
【図５】
2018001937.tif 000007