(57)【要約】【課題】ステアリングシステム内でステアリングシャフトの回転を補助するためのステアリング装置を提供すること。【解決手段】本装置は、駆動シャフト軸を中心として回転する駆動シャフトを有するモータと、出力シャフト軸を中心として回転する出力シャフトとを有する。出力シャフト軸は、駆動シャフト軸に平行に延在する。出力シャフトは、ステアリングシャフトと共に回転するように接続される。ギヤトレインは、モータを出力シャフトに駆動可能に接続する。ギヤトレインは、ウォームスクリューおよびウォームホイールを有する。【選択図】図１
2019112046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシステム内でステアリングシャフトの回転を補助するためのステアリング装置であって、前記装置が、
駆動シャフト軸を中心として回転する駆動シャフトを有するモータと、
出力シャフト軸を中心として回転する出力シャフトであって、前記出力シャフト軸が前記駆動シャフト軸に平行に延在し、前記出力シャフトが前記ステアリングシャフトと共に回転するように接続される、出力シャフトと、
前記モータを前記出力シャフトに駆動可能に接続するギヤトレインであって、前記ギヤトレインがウォームスクリューおよびウォームホイールを有する、ギヤトレインと
を備える、ステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記ギヤトレインが、前記駆動シャフト上に設けられる第１の歯車であって、前記モータが前記駆動シャフト軸を中心として前記第１の歯車を回転させる、第１の歯車と、前記第１の歯車によって駆動される第２の歯車であって、前記第２の歯車が前記駆動シャフト軸に対して垂直に延在する軸を中心として回転する、第２の歯車とをさらに有する、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、前記第１の歯車および前記第２の歯車が傘歯車である、装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置において、前記ウォームスクリューが前記第２の歯車の回転軸を中心として回転する、装置。
【請求項５】
請求項２に記載の装置において、前記第２の歯車の回転を前記ウォームスクリューに伝達するシャフトを有する、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、前記第２の歯車の回転を前記ウォームスクリューに伝達する前記シャフトが、前記第２の歯車の前記回転軸に沿って延在する、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記第２の歯車の前記回転軸が前記駆動シャフト軸および前記出力シャフト軸に対して垂直である、装置。
【請求項８】
請求項２に記載の装置において、前記ウォームホイールが前記出力シャフトを中心として同心状となっている、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、前記ステアリングシャフトがハンドルを前記ステアリングシステムに接続し、制御装置が前記ハンドルの回転を検出し、前記モータが、前記ハンドルの回転を前記制御装置が検出することに応答して前記駆動シャフトを回転させるように通電される、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、前記ギヤトレインの減速比が少なくとも４０：１である、装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置において、前記ステアリングシステムがパワーステアリングシステムである、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記パワーステアリングシステムが油圧式である、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両ステアリング（ｖｅｈｉｃｌｅ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ）に関し、より詳細には、ステアリングシステム内でステアリングシャフトの回転を補助するためのステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハンドルを回転させて車両の操舵可能車輪（ｓｔｅｅｒａｂｌｅ  ｗｈｅｅｌ）の向きを変えるために車両運転者がハンドルに加えなければならないトルクを低減するためのパワーステアリングシステムを車輪付き車両に提供することが知られている。運転者の労力をさらに軽減するために、パワーステアリングシステムにトルクオーバーレイステアリング装置を提供することが知られている。トルクオーバーレイステアリング装置は、パワーステアリングシステムを制御するトルクをステアリングシャフトに加えることによりステアリングの労力を軽減する。具体的には、モータがステアリングシャフトに機械的に結合され（例えば、ベルト駆動（ｂｅｌｔ  ｄｒｉｖｅ））、運転者によりハンドルを介してステアリングシャフトに加えられるトルクを補完するために、ステアリングシャフトにトルクを加えるように作動される。
【０００３】
特定の用途では、トルクオーバーレイステアリング装置は、車両の車室内のステアリングコラムに設置されてもよく、それにより車両のエンジン室内で見られ得るような過酷な状況にトルクオーバーレイステアリング装置をさらすのを防止する。このような設置構成であるため、トルクオーバーレイシステムの物理的な大きさを最小にして、運転者が位置している車室内への出っ張りを低減することが重要となり得る。既知のトルクオーバーレイステアリング装置は、車室内で望ましくない広いスペースを占有するという点で、および／またはステアリングシャフトに加えられる補助トルク（ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ  ｔｏｒｑｕｅ）が十分に大きくはないという点で、欠陥を有する。例えば、ベルト駆動装置を採用する既知のトルクオーバーレイステアリング装置は、モータによって発生するトルクをわずか３：１の比でしか増大させることができず、これは一部の用途においては低すぎる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一態様によると、パワーステアリングシステム内でステアリングシャフトの回転を補助するためのステアリング装置が開示される。この装置は、駆動シャフト軸を中心として回転する駆動シャフトを有するモータと、出力シャフト軸を中心として回転する出力シャフトとを有する。出力シャフト軸は、駆動シャフト軸に平行に延在する。出力シャフトは、ステアリングシャフトと共に回転するように接続される。ギヤトレインは、モータを出力シャフトに駆動可能に接続する。ギヤトレインは、ウォームスクリューおよびウォームホイールを有する。
【０００５】
次に、添付図面を参照して、単に例として本発明の実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示によるトルクオーバーレイステアリング装置を示す断面斜視図である。
【図２】図１のトルクオーバーレイステアリング装置を示す断面平面図である。
【図３】ウォームスクリューとウォームホイールとの間の係合を示す、図１のトルクオーバーレイステアリング装置の一部分を示す断面図である。
【図４】図１のトルクオーバーレイステアリング装置を装備する車両を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明によるトルクオーバーレイステアリング装置１０が図１〜３に示される。トルクオーバーレイステアリングシステム１０は、ギヤトレイン２０と、ハウジング８０内に配置されるモータ６０とを有する。ギヤトレイン２０は、第１の傘歯車２２と、第２の傘歯車２４と、ウォームスクリュー２６と、ウォームホイール２８とを有する。当業者には認識されるように、ギヤトレイン２０はハウジング８０内の種々のポイントにおいて軸受によって支持される。
【０００８】
第１の傘歯車２２は、モータ６０の駆動シャフト６２と共に回転するように固定される。一例では、第１の傘歯車２２は、駆動シャフト６２とは別個に形成されて後で取り付けられる。しかし、第１の傘歯車２２が駆動シャフト６２と一体に形成され得ることも企図される。駆動シャフト６２は、駆動シャフト軸６４に沿って延在する。第１の傘歯車２２は、モータ６０の駆動シャフト６２と共に駆動シャフト軸６４を中心として回転する。第１の傘歯車２２は、第２の傘歯車２４に噛合する。
【０００９】
第２の傘歯車２４は、伝達シャフト軸（ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｓｈａｆｔ  ａｘｉｓ）９２に沿って第１の端部３４と第２の端部３６との間を延在する伝達シャフト（ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｓｈａｆｔ）３０と共に回転するように固定される。一例では、第２の傘歯車２４は、伝達シャフト３０とは別個に形成されて後で取り付けられる。しかし、第２の傘歯車２４が伝達シャフト３０と一体に形成され得ることも企図される。伝達シャフト軸９２は、駆動シャフト軸６４に対して垂直である。第２の傘歯車２４は、伝達シャフト３０の第１の端部３４に設けられる。ウォームスクリュー２６は、第２の傘歯車２４と伝達シャフト３０の第２の端部３６との間に設けられる。ウォームスクリュー２６は、伝達シャフト３０と共に回転するように固定される。一例では、ウォームスクリュー２６は、伝達シャフト３０と一体に形成される。しかし、ウォームスクリュー２６が伝達シャフト３０とは別個に形成されて後で取り付けられてもよいことが企図される。第２の傘歯車２４およびウォームスクリュー２６の各々は、伝達シャフト３０と共に伝達シャフト軸９２を中心として回転する。
【００１０】
ウォームスクリュー２６は、ウォームホイール２８に噛合する。一例では、ウォームスクリュー２６およびウォームホイール２８によって得られる減速比は、約１６〜２２：１の範囲である。この比であれば、ウォームスクリュー２６はウォームホイール２８を回転させることができ、ウォームホイール２８はウォームスクリュー２６を回転させることができる（つまり、自動ロック式ではない）。
【００１１】
ウォームホイール２８は、出力シャフト４０を中心として同心状となっており、出力シャフト４０と共に回転するように固定される。一例では、ウォームホイール２８は、出力シャフト４０とは別個に形成されて後で取り付けられる。しかし、ウォームホイール２８が出力シャフト４０と一体に形成され得ることも企図される。出力シャフト４０は、出力シャフト軸９４に沿って第１の端部４２と第２の端部４４との間を延在する。出力シャフト軸９４は、伝達シャフト軸９２に対して垂直であり、駆動シャフト軸６４と平行である。ウォームホイール２８は、出力シャフト４０と共に出力シャフト軸９４を中心として回転する。
【００１２】
トルクオーバーレイステアリング装置１０を装備する車両１００が図４に示される。防火壁１０２は、車両１００を、車室空間１０４と、エンジン室空間１０６とに分離する。トルクオーバーレイステアリング装置１０は、車室空間１０４内に設けられ、ステアリングシャフト１１４に設置される。車両１００は、油圧パワーステアリングシステム１１０によって向きを変えられ得る操舵可能車輪１０８を有する。油圧パワーステアリングシステム１１０は、エンジン室空間１０６内に設けられる。一例では、油圧パワーステアリングシステム１１０はラックピニオン式である。しかし、他の種類の油圧パワーステアリングシステムが使用され得ることも企図される（例えば、リサーキュレーティング・ボール）。加えて、油圧式以外の他の種類のパワーステアリングシステムが使用され得ることも企図される。
【００１３】
油圧パワーステアリングシステム１１０およびトルクオーバーレイステアリング装置１０は、ハンドル１１２によって制御される。ハンドル１１２は、車室空間１０４内に設けられる。ハンドル１１２は、操舵可能車輪１０８の向きを変えるために車両１００の運転者によって回転され得る。
【００１４】
ステアリングシャフト１１４は、防火壁１０２を貫通して延在し、ハンドル１１２を油圧パワーステアリングシステム１１０に相互接続させる。ステアリングシャフト１１４は、ハンドル１１２の回転を油圧パワーステアリングシステム１１０に伝達し、それにより操舵可能車輪１０８の向きを変えるように油圧パワーステアリングシステム１１０を誘導する。制御ユニット１２０は、ハンドル１１２を介して運転者の入力を感知するために設けられる。制御ユニット１２０は、例えば、ハンドル１１２に加えられるトルク、ハンドル１１２の回転角度、および／またはハンドル１１２の角速度を感知することができる。一例では、制御ユニット１２０は、ステアリングシャフト１１４を監視することにより運転者の入力を感知することができる。しかし、制御ユニット１２０がハンドル１１２を直接に監視することにより運転者の入力を感知してもよいことも企図される。
【００１５】
ステアリングシャフト１１４は、第１の部分１１６と、分離した第２の部分１１８とを有することができる。ステアリングシャフト１１４の第１の部分１１６は、ハンドル１１２と共に回転するように取り付けられる。ステアリングシャフト１１４の第２の部分１１８は、油圧パワーステアリングシステム１１０に回転可能に取り付けられる。トルクオーバーレイステアリング装置１０はステアリングシャフト１１４に一体化され、その結果、ステアリングシャフト１１４の第１の部分１１６が出力シャフト４０の第１の端部４２に取り付けられ、ステアリングシャフト１１４の第２の部分１１８が出力シャフト４０の第２の端部４４に取り付けられる。ステアリングシャフト１１４およびトルクオーバーレイステアリング装置１０の他の構成が提供され得ることも企図される。例えば、ステアリングシャフト１１４に対してトルクオーバーレイステアリング装置１０の向きが方向転換されてもよく、その場合、出力シャフト４０の第１の端部４２がステアリングシャフト１１４の第２の部分１１８に取り付けられ、出力シャフト４０の第２の端部４４がステアリングシャフト１１４の第１の部分１１６に取り付けられる。別の例として、出力シャフト４０が多部品（または、単一部品）のステアリングシャフトの終端部に設けられてもよい。つまり、出力シャフト４０がハンドル１１２およびステアリングシャフトに直接に接続されてもよい。別法として、出力シャフト４０がパワーステアリングシステム１１０およびステアリングシャフトに直接に接続されてもよい。さらに別の例として、トルクオーバーレイステアリング装置１０が、３つ以上の別個の部品を有するステアリングシャフトに一体化されてもよい。
【００１６】
車両１００の運転操作中、運転者は、ステアリングシャフト１１４にトルクを加えるために、および操舵可能車輪１０８の向きを変えるために、ハンドル１１２を介して入力を提供することができる。制御ユニット１２０は、運転者の入力を感知し、感知した入力をトルクオーバーレイステアリング装置１０に送る。モータ６０は、感知した入力に応答して通電され、それにより駆動シャフト６２により駆動シャフト軸６４を中心として第１の傘歯車２２を回転させる。第２の傘歯車２４に噛合している第１の傘歯車２２の回転が、伝達シャフト軸９２を中心として第２の傘歯車２４を回転させる。伝達シャフト３０が第２の傘歯車２４の回転をウォームスクリュー２６に伝達し、それにより伝達シャフト軸９２を中心としてウォームスクリュー２６をやはり回転させる。ウォームホイール２８に嵌合しているウォームスクリュー２６の回転により、ウォームホイール２８にトルクが加えられる。加えられたトルクはウォームホイール２８から出力シャフト４０に伝達され、さらにはステアリングシャフト１１４に伝達される。したがって、トルクオーバーレイステアリング装置１０は、ステアリングシャフト１１４に加えられるトルクを補完する。ステアリングシャフト１１４に加えられるトルクの組み合わせ（つまり、運転者によって加えられるトルク、およびトルクオーバーレイステアリング装置によって加えられるトルク）によってステアリングシャフト１１４を回転させ、それにより、当技術分野で知られるように、油圧パワーステアリングシステム１１０を作動させ、操舵可能車輪１０８の向きを変える。
【００１７】
トルクオーバーレイステアリング装置１０のこの構成により、電気モータ９０の駆動シャフト６２の回転軸（つまり、駆動シャフト軸６４）が出力シャフト４０の回転軸（つまり、出力シャフト軸９４）と平行に延在することが可能となり、それにより車両１００の車室空間１０４内の最小スペースしか占有しない非常にコンパクトな組立体を提供する。加えて、ギヤトレイン２０が非常に高い減速比を提供し、したがってモータ６０によって発生するトルクを有意に増大する。一例では、ギヤトレイン２０によって提供される減速比は４０：１である。しかし、他の減速比が提供されてもよいことが企図される。４０：１の減速比の場合、トルクオーバーレイステアリング装置１０は、油圧パワーステアリングシステムの故障時に運転者が車両を安全に操作できるようにすることができる（つまり、油圧パワーステアリングシステム１１０の故障時でも操舵可能車輪１０８の向きを変えられ得る）。
【００１８】
本発明の上記の説明から、当業者であれば改善、変更、および修正に気付くであろう。例えば、トルクオーバーレイステアリング装置１０を油圧パワーステアリングシステムと共に使用されるものとして説明してきたが、トルクオーバーレイステアリング装置が他の種類のパワーステアリングシステムと共に使用されてもよいことが企図される。別の例として、トルクオーバーレイステアリング装置１０を別のステアリングシステムとの組み合わせで使用されるものとして説明してきたが、トルクオーバーレイステアリング装置が、操舵可能車輪１０８の向きを変える補助を行う単独の機構であってもよいことが企図される（つまり、油圧パワーステアリングシステム１１０を省く）。当技術分野の技術（ｓｋｉｌｌ）の範囲内でのこのような改善、変更、および修正は、添付の特許請求の範囲に包含されることが意図される。
【符号の説明】
【００１９】
１０  トルクオーバーレイステアリング装置
２０  ギヤトレイン
２２  第１の傘歯車
２４  第２の傘歯車
２６  ウォームスクリュー
２８  ウォームホイール
３０  伝達シャフト
３４  第１の端部
３６  第２の端部
４０  出力シャフト
４２  第１の端部
４４  第２の端部
６０  モータ
６２  駆動シャフト
６４  駆動シャフト軸
８０  ハウジング
９０  電気モータ
９２  伝達シャフト軸
９４  出力シャフト軸
１００  車両
１０２  防火壁
１０４  車室空間
１０６  エンジン室空間
１０８  操舵可能車輪
１１０  油圧パワーステアリングシステム
１１２  ハンドル
１１４  ステアリングシャフト
１１６  第１の部分
１１８  第２の部分
１２０  制御ユニット
【図１】
2019112046.tif 000003
【図２】
2019112046.tif 000004
【図３】
2019112046.tif 000005
【図４】
2019112046.tif 000006
【外国語明細書】
2019112046000001.pdf