(57)【要約】【課題】フリクションやガタのない滑らかなトルクの伝達を可能とするとともに、失陥時に大きなトルクの伝達を可能とする。【解決手段】運転者が操作子を操作する操作量の変化量に対するタイヤの向きの変化量を制御可能な可変ギアレシオステアリング装置において、摩擦力によりトルクを伝達する摩擦トルク伝達部と、機械的な噛み合いによりトルクを伝達する噛み合いトルク伝達部と、を備え、通常状態においては、摩擦トルク伝達部によりトルクを伝達し、摩擦トルク伝達部によりトルクを伝達できない状態では、噛み合いトルク伝達部を介してトルクを伝達する。【選択図】図１
2008230381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が操作子を操作する操作量の変化量に対するタイヤの向きの変化量を制御可能な可変ギアレシオステアリング装置において、
摩擦力によりトルクを伝達する摩擦トルク伝達部と、
機械的な噛み合いによりトルクを伝達する噛み合いトルク伝達部と、を備え、
通常状態においては、前記摩擦トルク伝達部によりトルクを伝達し、該摩擦トルク伝達部によりトルクを伝達できない状態では、前記噛み合いトルク伝達部を介してトルクを伝達することを特徴とする可変ギアレシオステアリング装置。
【請求項２】
運転者が操作子を操作する操作量の変化量に対するタイヤの向きの変化量を制御可能な可変ギアレシオステアリング装置において、
互いに非接触に配置された歯車と該歯車と係合する係合部を有したベルトとからなる第１の噛み合いトルク伝達部と、
複数の歯車による機械的な噛み合いによりトルクを伝達する第２の噛み合いトルク伝達部と、を備え、
通常状態においては、前記第１の噛み合いトルク伝達部によりトルクを伝達し、該第１の噛み合いトルク伝達部によりトルクを伝達できない状態では、前記第２の噛み合いトルク伝達部を介してトルクを伝達することを特徴とする可変ギアレシオステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作子の操舵角に対するタイヤの転舵角の伝達比を可変した可変ギアレシオステアリング装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の操舵装置では、一般に、操舵ハンドルに連結された操舵軸の回転をラックアンドピニオンなどのギア装置を介してタイロッドの横方向の変位に変換している。また、この際、車速に応じた走行安定性を確保するため、ギア装置における入力−出力間の回転伝達比（ギヤ比）を車速に応じて変化させる伝達比可変機構を採用している。
【０００３】
図５に、このような伝達比可変機構を備えた従来の操舵装置の一例を示す（例えば、特許文献１参照。）。この操舵装置では、サンギヤ１２１、プラネタリギヤ１３０及びリングギヤ１４０で遊星歯車機構を構成し、入力軸１１０と一体のキャリア１１１にプラネタリギヤ１３０を固定し、出力軸１４１をリングギヤ１４０に連結して構成する。そして、ウォームホイール１２３及びウォームギヤ１２４を介してサンギヤ１２１を回転させることで伝達比を変更でき、また、入力軸１１０と出力軸１４１の回転方向が一致する構成になっている。
【特許文献１】特開平１１−１９８８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の構成では、ギアレシオを可変するための機構にギアが用いられているため、フリクションの増加やガタの増加が問題となる。一方で、上記問題に対応するために、上記機構にベルトやフリクションドライブ等の円筒面同士の接触摩擦による回転伝達機構を用いた場合には、ベルトの切断やアシストモータの失陥時等に大きなトルクの伝達ができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、フリクションやガタのない滑らかなトルクの伝達を可能とするとともに、失陥時に大きなトルクの伝達を可能とする可変ギアレシオ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】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）本発明は、運転者が操作子（例えば、図１のステアリングホイール１０に相当）を操作する操作量の変化量に対するタイヤの向きの変化量を制御可能な可変ギアレシオステアリング装置において、摩擦力によりトルクを伝達する摩擦トルク伝達部（例えば、図２、図４のローラ５１、５２に相当）と、機械的な噛み合いによりトルクを伝達する噛み合いトルク伝達部（例えば、図２のスプロケット３１、３２、図４のギア４１、４２に相当）と、を備え、通常状態においては、前記摩擦トルク伝達部によりトルクを伝達し、該摩擦トルク伝達部によりトルクを伝達できない状態では、前記噛み合いトルク伝達部を介してトルクを伝達することを特徴とする可変ギアレシオステアリング装置を提案している。
【０００７】
この発明によれば、通常状態には、摩擦トルク伝達部によりトルクを伝達するため、ギアで問題となっていたフリクションの増加やガタの増加がない。また、摩擦トルク伝達部によりトルクを伝達できない状態では、噛み合いトルク伝達部を介してトルクを伝達するため、例えば、アシストモータの失陥時等でも、大きなトルクを伝達することができる。
【０００８】
（２）本発明は、運転者が操作子（例えば、図１のステアリングホイール１０に相当）を操作する操作量の変化量に対するタイヤの向きの変化量を制御可能な可変ギアレシオステアリング装置において、互いに非接触に配置された歯車（例えば、図３のスプロケット３１、３２に相当）と該歯車と係合する係合部を有したベルトとからなる第１の噛み合いトルク伝達部と、複数の歯車による機械的な噛み合いによりトルクを伝達する第２の噛み合いトルク伝達部（例えば、図３のギア４１、４２に相当）と、を備え、通常状態においては、前記第１の噛み合いトルク伝達部によりトルクを伝達し、該第１の噛み合いトルク伝達部によりトルクを伝達できない状態では、前記第２の噛み合いトルク伝達部を介してトルクを伝達することを特徴とする可変ギアレシオステアリング装置を提案している。
【０００９】
この発明によれば、通常状態には、互いに非接触に配置された歯車とこれら歯車と係合する係合部を有したベルトとからなる第１の噛み合いトルク伝達部によりトルクを伝達するため、ギアで問題となっていたフリクションの増加やガタの増加がない。また、第１の噛み合いトルク伝達部によりトルクを伝達できない状態では、第２の噛み合いトルク伝達部を介してトルクを伝達するため、例えば、アシストモータの失陥時等でも、大きなトルクを伝達することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、通常状態では、フリクションやガタのない滑らかなトルクの伝達が可能であり、良好なフィーリングを得られるという効果がある。一方で、ベルトの切断やアシストモータの失陥時等には、従来のギアを用いたシステムと同様に、大きなトルク伝達が可能であり、安全性が確保できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００１２】
＜可変ギアレシオステアリング装置の構成＞
本発明の実施形態に係る可変ギアレシオステアリング装置の概略図を図１に示す。
図１に示すように、本発明の実施形態に係る可変ギアレシオステアリング装置は、操作子であるステアリングホイール１０と、入力軸１１と、キャリア１２と、それぞれ径の異なる第１のトルク伝達部材１３、第２のトルク伝達部材１４、第３のトルク伝達部材１５、第４のトルク伝達部材１６と、出力軸１７と、ピニオン１８と、回転駆動モータ２０と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２１と、車速センサ２２と、操舵角センサ２３とから構成されている。
【００１３】
入力軸１１は、その上端が図示しない操舵軸に連結されており、また、操舵軸にはステアリングホイール１０が連結されている。このため、入力軸１１はステアリングホイール１０と同方向に回転する機構となっている。また、入力軸１１の他端は、第１のトルク伝達部材１３に連結されている。
【００１４】
第１のトルク伝達部材１３は、第２のトルク伝達部材１４と対をなし、第２のトルク伝達部材１４は、連結軸を介して、第３のトルク伝達部材１６に連結され、連結軸の両端は、回転可能にキャリア１２と連結している。
【００１５】
また、第３のトルク伝達部材１５は、第４のトルク伝達部材１６と対をなし、第４のトルク伝達部材１６は、出力軸１７に連結されており、出力軸１７の他端には、ピニオン１８が形成されている。
【００１６】
また、キャリア１２には、回転駆動モータ２０が接続され、回転駆動モータ２０により回転可能に構成されている。回転駆動モータ２０は、ＥＣＵ２１により制御されており、ＥＣＵ２１は、車速センサ２２及び操舵角センサ２３の検出結果をもとに、操舵方向と車速に応じた回転駆動モータ２０の回転制御を実施している。
【００１７】
＜可変ギアレシオステアリング装置の作用＞
次に、図１を参照して、可変ギアレシオステアリング装置の作用について説明する。
まず、キャリア１２が回転していないときは、ステアリングホイール１０が回転すると、その回転が入力軸１１を伝達して、第１のトルク伝達部材１３を回転させる。第１のトルク伝達部材１３が回転すると、第２のトルク伝達部材１４が回転し、その回転が連結軸を伝達して、第３のトルク伝達部材１５が回転し、第４のトルク伝達部材１６が回転する。そして、第４のトルク伝達部材１６が回転すると、その回転が出力軸１７に伝達される。ここで、第１のトルク伝達部材１３、第２のトルク伝達部材１４、第３のトルク伝達部材１５、第４のトルク伝達部材１６は、それぞれ異なる径を有していることから、結果的に、ステアリングホイール１０の回転角が増速あるいは減速方向に変換されて出力軸１７の回転角が変換されることになる。
【００１８】
また、キャリア１２が回転していて、ステアリングホイール１０から入力軸１１に回転の伝達がない場合は、キャリア１２の回転により、第２のトルク伝達部材１４が軸１１の周りを公転し、これに伴って、第１のトルク伝達部材１３によって、第２のトルク伝達部材１４が自転させられる。第２のトルク伝達部材１４の自転は、連結軸を介して、第３のトルク伝達部材１５に伝達され、第３のトルク伝達部材１５が自転する。また、第３のトルク伝達部材１５は、第２のトルク伝達部材１４と同様に、キャリア１２の回転により公転する。第３のトルク伝達部材１５の自転および公転により、第４のトルク伝達部材１６が回転し、その回転が出力軸１７に伝達される。ここで、第１のトルク伝達部材１３、第２のトルク伝達部材１４、第３のトルク伝達部材１５、第４のトルク伝達部材１６は、それぞれ異なる径を有していることから、結果的に、ステアリングホイール１０の回転角が増速あるいは減速方向に変換されて出力軸１７の回転角が変換されることになる。
【００１９】
さらに、キャリア１２が回転していて、ステアリングホイール１０から入力軸１１に回転の伝達がある場合は、入力軸１１の回転により、第１のトルク伝達部材１３が回転する。一方で、キャリア１２の回転によって、第２のトルク伝達部材１４も回転するが、第２のトルク伝達部材１４の回転は、キャリア１２の回転方向及び回転速度とステアリングホイール１０の回転方向及び回転速度に応じて、増速あるいは減速方向になる。第２のトルク伝達部材１４の回転は、連結軸を介して、第３のトルク伝達部材１５を回転させる。また、第３のトルク伝達部材１５は、第２のトルク伝達部材１４と同様に、キャリア１２の回転により公転する。そして、第３のトルク伝達部材１５の自転及び公転により、第４のトルク伝達部材１６が回転し、その回転が出力軸１７に伝達される。ここで、第１のトルク伝達部材１３、第２のトルク伝達部材１４、第３のトルク伝達部材１５、第４のトルク伝達部材１６は、それぞれ異なる径を有していることから、結果的に、ステアリングホイール１０の回転角が増速あるいは減速方向に変換されて出力軸１７の回転角が変換されることになる。
【００２０】
＜第１の実施形態＞
本実施形態においては、第１のトルク伝達部材１３および第２のトルク伝達部材１４、第３のトルク伝達部材１５および第４のトルク伝達部材１６が図２の上面図で示すスプロケット３１、３２で構成され、２つのスプロケットの外周部にベルト３３を備えた構成になっている。なお、ベルト３３は歯付ベルトであってもよいし、歯部と係合する、例えば、孔状の係合部を設けたベルトであってもよい。
【００２１】
これら隣接するスプロケット３１、３２は、通常状態では、非接触状態であり、ベルト３３により、入力軸１１の回転に伴うトルクやキャリア１２の回転に伴うトルクを出力軸１７に伝達し、上記の可変ギアレシオステアリング装置として作用する。一方で、ベルト切れやアシストモータの失陥時等、大きなトルクの入力が必要な場合には、ベルト３３が延びることにより、隣接するスプロケット３１、３２が接触して、大きなトルクを伝達する。
【００２２】
したがって、本実施形態によれば、通常状態では、ベルトによりトルクが伝達されるため、従来のギア構造では、問題のあったフリクションやガタのない滑らかなトルクの伝達が可能であり、良好なフィーリングを得られる。また、ベルトの切断やアシストモータの失陥時等には、スプロケットによりトルクを伝達するため、従来のギアを用いたシステムと同様に、大きなトルク伝達が可能であり、安全性が確保できる。
【００２３】
＜第２の実施形態＞
本実施形態においては、第１のトルク伝達部材１３、第２のトルク伝達部材１４、第３のトルク伝達部材１５、第４のトルク伝達部材１６が、それぞれ図３に示すように、径の異なる２つスプロケット３１、３２の外周にベルト３３を設けたものと、径の異なる２つのギア４１、４２からなり、スプロケット３１とギア４１、スプロケット３２とギア４２が、ともに連結軸で連結された構成になっている。なお、ベルト３３は歯付ベルトであってもよいし、歯部と係合する、例えば、孔状の係合部を設けたベルトであってもよい。
【００２４】
ここで、隣接するスプロケット３１、３２は、非接触状態である。また、ギア４１、４２は、大きなバックラッシュにより、通常状態では、非接触状態になっている。したがって、通常状態では、ベルト３３により、入力軸１１の回転に伴うトルクやキャリア１２の回転に伴うトルクを出力軸１７に伝達し、上記の可変ギアレシオステアリング装置として作用する。一方で、ベルト切れやアシストモータの失陥時等、大きなトルクの入力が必要な場合には、ベルト３３が延びることにより、ギア４１、４２が接触して、大きなトルクを伝達する。
【００２５】
したがって、本実施形態によれば、通常状態では、ベルトによりトルクが伝達されるため、従来のギア構造では、問題のあったフリクションやガタのない滑らかなトルクの伝達が可能であり、良好なフィーリングを得られる。また、ベルトの切断やアシストモータの失陥時等には、スプロケットおよびギアによりトルクを伝達するため、従来のギアを用いたシステムと同様に、大きなトルク伝達が可能であり、安全性が確保できる。また、第１の実施形態に対して、スプロケット３１、３２、ベルト３３の形態に制約がないという利点がある。
【００２６】
＜第３の実施形態＞
本実施形態においては、第１のトルク伝達部材１３、第２のトルク伝達部材１４、第３のトルク伝達部材１５、第４のトルク伝達部材１６が、それぞれ図４に示すように、径の異なる２つローラ５１、５２と、径の異なる２つのギア４１、４２からなり、ローラ５１とギア４１、ローラ５２とギア４２が、ともに連結軸で連結された構成になっている。
【００２７】
ここで、隣接するローラ５１、５２は、通常状態では、接触状態である。また、ギア４１、４２は、大きなバックラッシュにより、通常状態では、非接触状態になっている。したがって、通常状態では、ローラ５１、５２により、入力軸１１の回転に伴うトルクやキャリア１２の回転に伴うトルクを出力軸１７に伝達し、上記の可変ギアレシオステアリング装置として作用する。一方で、ベルト切れやアシストモータの失陥時等、大きなトルクの入力が必要な場合には、ローラ５１、５２が滑ることにより、隣接するギア４１、４２が接触することにより、大きなトルクを伝達する。
【００２８】
したがって、本実施形態によれば、通常状態では、ローラによりトルクが伝達されるため、従来のギア構造では、問題のあったフリクションやガタのない滑らかなトルクの伝達が可能であり、良好なフィーリングを得られる。また、アシストモータの失陥時等には、ギアによりトルクを伝達するため、従来のギアを用いたシステムと同様に、大きなトルク伝達が可能であり、安全性が確保できる。
【００２９】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、第１の実施形態においては、２つのスプロケットと通常のベルトとからなる構成について説明したが、スプロケットの歯は、ベルト駆動用スプロケットで兼用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る可変ギアレシオステアリング装置の概略図である。
【図２】第１の実施形態に係るトルク伝達部材の構成図である。
【図３】第２の実施形態に係るトルク伝達部材の構成図である。
【図４】第３の実施形態に係るトルク伝達部材の構成図である。
【図５】従来例に係る可変ギアレシオステアリング装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０・・・ステアリングホイール、１１・・・入力軸、１２・・・、１３・・・第１のトルク伝達部材、１４・・・第２のトルク伝達部材、１５・・・第３のトルク伝達部材、１６・・・第４のトルク伝達部材、１７・・・出力軸、１８・・・ピニオン、２０・・・回転駆動モータ、２１・・・ＥＣＵ、２２・・・車速センサ、２３・・・操舵角センサ、３１、３２・・・スプロケット、３３・・・ベルト、４１、４２・・・ギア、５１、５２・・・ローラ
【図１】
2008230381.tif 000003
【図２】
2008230381.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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