(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトに加わった操舵トルクに応じた回転力を生成するモータと、
前記モータによって生成された回転力を所定の減速比で増幅した操舵力を生成する歯車機構と、
前記操舵力を、車輪に連結された転舵機構へ出力する出力部と、を備え、
前記出力部は、出力シャフト部を含み且つ前記操舵力を前記転舵機構へ伝達する伝達部を含み、
前記出力シャフト部は、前記ステアリングシャフトに機械的に接続され、且つ、前記操舵力が伝達されると、前記操舵トルクが低減されるように、所定の回転中心軸周りに回転する回転シャフトを含み、
前記出力部は、前記歯車機構に連結され、前記回転中心軸周りに回転可能なキャリアと、前記伝達部と前記歯車機構との間の機械的接続を解除する解除部であって前記回転シャフトと前記キャリアとの間で特異的に小さな断面を有する狭細部によって構成された解除部と、を含み、
前記歯車機構は、複数の内歯が形成された外筒と、前記複数の内歯に噛み合う揺動歯車と、前記揺動歯車の中心が前記出力部の回転中心軸周りを周回するように、前記モータの駆動力によって前記揺動歯車に揺動回転を与えるクランク組立体と、を含み、
前記キャリアは、前記クランク組立体の回転によって前記外筒内で前記回転中心軸周りに回転可能であり、
前記狭細部は、前記外筒内に収容され、
前記歯車機構の固着下での前記ステアリングシャフトの回転に起因して前記伝達部に生じた負荷トルクが閾値を超えると、前記解除部は、前記狭細部が破断することによって前記機械的接続を解除し、
前記解除部が前記機械的接続を解除すると、前記伝達部は、前記回転中心軸周りに回転し、前記ステアリングシャフトの前記回転を前記転舵機構に伝達する
操舵装置。
【請求項２】
前記出力シャフト部は、前記ステアリングシャフトに連結された第１連結部と、前記転舵機構に連結された第２連結部と、を有する
請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】
前記第１連結部は、前記回転シャフトに取り付けられた連結ギアを含み、
前記連結ギアは、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングギアに連結される
請求項２に記載の操舵装置。
【請求項４】
前記第２連結部は、前記回転シャフトに形成されたスプライン軸部又はキー構造部を含み、
前記転舵機構は、前記スプライン軸部又は前記キー構造部に取り付けられるピットマンアームを含む
請求項２又は３に記載の操舵装置。
【請求項５】
前記第２連結部は、前記回転中心軸周りに前記回転シャフトと一体的に回転するピニオンを含み、
前記転舵機構は、前記ピニオンと噛み合うラックを含む
請求項２又は３に記載の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪の向きを変更するための操舵力を出力する操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪の向きを変更するための操舵力を出力する操舵装置は、様々な車両に搭載される。特許文献１は、モータからの回転力を所定の減速比で増幅し、大きな操舵力を出力する歯車機構を有する操舵装置を開示する。車輪の向きを変更するように設計された転舵機構は、操舵装置からの大きな操舵力によって駆動される。操舵力は、転舵機構を通じて車輪に伝達され、車輪の向きを変更する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
操舵装置は、様々な使用環境下で動作する。振動や衝撃力に起因して、操舵装置内に異物が侵入することもある。操舵装置内に進入した異物は、歯車機構の固着を引き起こすこともある。固着された歯車機構は、ドライバのステアリング操作を阻害することもある。
【０００５】
本発明は、歯車機構に固着が生じても、ドライバのステアリング操作を可能にする操舵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】
本発明の一局面に係る操舵装置は、ステアリングシャフトに加わった操舵トルクに応じた回転力を生成するモータと、前記モータによって生成された回転力を所定の減速比で増幅した操舵力を生成する歯車機構と、前記操舵力を、車輪に連結された転舵機構へ出力する出力部と、を備える。前記出力部は、出力シャフト部を含み且つ前記操舵力を前記転舵機構へ伝達する伝達部を含む。前記出力シャフト部は、前記ステアリングシャフトに機械的に接続され、且つ、前記操舵力が伝達されると、前記操舵トルクが低減されるように、所定の回転中心軸周りに回転する回転シャフトを含む。前記出力部は、前記歯車機構に連結され、前記回転中心軸周りに回転可能なキャリアと、前記伝達部と前記歯車機構との間の機械的接続を解除する解除部であって前記回転シャフトと前記キャリアとの間で特異的に小さな断面を有する狭細部によって構成された解除部と、を含む。前記歯車機構は、複数の内歯が形成された外筒と、前記複数の内歯に噛み合う揺動歯車と、前記揺動歯車の中心が前記出力部の回転中心軸周りを周回するように、前記モータの駆動力によって前記揺動歯車に揺動回転を与えるクランク組立体と、を含む。前記キャリアは、前記クランク組立体の回転によって前記外筒内で前記回転中心軸周りに回転可能である。前記狭細部は、前記外筒内に収容される。前記歯車機構の固着下での前記ステアリングシャフトの回転に起因して前記伝達部に生じた負荷トルクが閾値を超えると、前記解除部は、前記狭細部が破断することによって前記機械的接続を解除する。前記解除部が前記機械的接続を解除すると、前記伝達部は、前記回転中心軸周りに回転し、前記ステアリングシャフトの前記回転を前記転舵機構に伝達する。
【０００７】
上記構成によれば、出力シャフト部は、ステアリングシャフトに機械的に接続されるので、ドライバがステアリングシャフトを回転させると、操舵トルクは、ステアリングシャフトに加わる。モータは、操舵トルクに応じて、回転力を生成する。回転力は、歯車機構によって、所定の減速比で増幅され、操舵力になる。操舵力が回転シャフトに伝達されると、回転シャフトは、ステアリングシャフトの操舵トルクが低減されるように所定の回転中心軸周りに回転する。この間、操舵力は、回転シャフトから転舵機構に伝達され、車輪の向きが変更される。したがって、ステアリングシャフトの回転に応じた車輪の向きの変更が達成される。
【０００８】
歯車機構に固着が生じている間、ドライバがステアリングシャフトを回転させると、伝達部に加わる負荷トルクは、増大する。負荷トルクが、閾値を超えると、伝達部と歯車機構との間での機械的接続は、狭細部が破断することによって解除される。したがって、伝達部は、ステアリングシャフトに対するドライバの回転操作に応じて回転中心軸周りに回転することができる。この結果、歯車機構の固着下においても、ステアリングシャフトの回転は、伝達部によって、転舵機構へ伝達される。さらに、外筒の内歯に噛み合う揺動歯車は、クランク組立体によって、揺動回転を与えられるので、歯車機構は、大きな減速比で、モータからの回転力を増幅し、大きな操舵力を生成することができる。キャリア及び回転シャフトは、大きな操舵力の下で、回転中心軸周りに回転するので、ドライバは、小さな力で、車輪の向きを変更することができる。さらに、狭細部は、外筒内に収容されるので、狭細部の破断に起因して生じた破片の多くは、外筒内に留まることができる。
【０００９】
上記構成に関して、前記出力シャフト部は、前記ステアリングシャフトに連結された第１連結部と、前記転舵機構に連結された第２連結部と、を有してもよい。
【００１０】
上記構成によれば、第１連結部は、ステアリングシャフトに連結されるので、ドライバがステアリングシャフトを回転させると、操舵トルクは、ステアリングシャフトに加わる。歯車機構が固着していないならば、モータは、ステアリングシャフトに生じた操舵トルクに応じた回転力を生成し、その後、回転力は、歯車機構によって増幅され、操舵力となる。このとき、出力シャフト部は、ステアリングシャフトの操舵トルクが低減されるように回転中心軸周りに回転する。第２連結部は、転舵機構に連結されるので、回転中心軸周りの伝達部の回転は、転舵機構へ伝達される。
【００１１】
歯車機構に固着が生じている間、ドライバがステアリングシャフトを回転させると、第１連結部は、ステアリングシャフトに連結されるので、歯車機構は、回転中心軸周りの出力シャフトの回転を拘束する一方で、ステアリングシャフトは、出力シャフト部を回転させようとする。この結果、出力シャフト部に生ずる負荷トルクは増大する。負荷トルクが、閾値を超えると、出力シャフト部と歯車機構との間での機械的接続は、解除部によって解除される。したがって、出力シャフト部は、ステアリングシャフトに対するドライバの回転操作に応じて回転中心軸周りに回転することができる。この結果、歯車機構の固着下においても、ステアリングシャフトの回転は、出力シャフト部によって、転舵機構へ伝達される。
【００１２】
上記構成に関して、前記第１連結部は、前記回転シャフトに取り付けられた連結ギアを含んでもよい。前記連結ギアは、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングギアに連結されてもよい。
【００１３】
上記構成によれば、連結ギアは、ステアリングシャフトとともに回転するステアリングギアに連結されるので、ドライバがステアリングシャフトを回転させると、操舵トルクは、ステアリングシャフトに加わる。歯車機構が固着していないならば、モータは、ステアリングシャフトに生じた操舵トルクに応じた回転力を生成し、その後、回転力は、歯車機構によって増幅され、操舵力となる。このとき、回転シャフトは、ステアリングシャフトの操舵トルクが低減されるように回転中心軸周りに回転する。第２連結部は、転舵機構に連結されるので、回転中心軸周りの回転シャフトの回転は、転舵機構へ伝達される。
【００１４】
歯車機構に固着が生じている間、ドライバがステアリングシャフトを回転させると、連結ギアは、ステアリングギアに連結されるので、歯車機構は、回転中心軸周りの回転シャフトの回転を拘束する一方で、ステアリングシャフトは、回転シャフトを回転させようとする。この結果、回転シャフトに生ずる負荷トルクは増大する。負荷トルクが、閾値を超えると、回転シャフトと歯車機構との間での機械的接続は、解除部によって解除される。したがって、回転シャフトは、ステアリングシャフトに対するドライバの回転操作に応じて回転中心軸周りに回転することができる。この結果、歯車機構の固着下においても、ステアリングシャフトの回転は、回転シャフトによって、転舵機構へ伝達される。
【００２２】
上記構成に関して、前記第２連結部は、前記回転シャフトに形成されたスプライン軸部又はキー構造部を含んでもよい。前記転舵機構は、前記スプライン軸部又は前記キー構造部に取り付けられるピットマンアームを含んでもよい。
【００２３】
上記構成によれば、解除部が、機械的接続を解除すると、連結ギアは、操舵トルクを、回転シャフト及びスプライン軸部又はキー構造部を通じてピットマンアームに伝達するので、車輪の向きは、歯車機構の固着下でも、ステアリングシャフトに対するドライバの回転操作に応じて変更される。
【００２４】
上記構成に関して、前記第２連結部は、前記回転中心軸周りに前記回転シャフトと一体的に回転するピニオンを含んでもよい。前記転舵機構は、前記ピニオンと噛み合うラックを含んでもよい。
【００２５】
上記構成によれば、解除部が、機械的接続を解除すると、連結ギアは、操舵トルクを、回転シャフト及びピニオンを通じてラックに伝達するので、車輪の向きは、歯車機構の固着下でも、ステアリングシャフトに対するドライバの回転操作に応じて変更される。
【発明の効果】
【００２６】
上述の操舵装置は、歯車機構に固着が生じても、ドライバのステアリング操作を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態の操舵装置の概念的なブロック図である。
【図２】第２実施形態の操舵装置の概略的な断面図である。
【図３】図２に示されるＡ−Ａ線に沿う概略的な断面図である。
【図４】第３実施形態の操舵装置の概略的な断面図である。
【図５】第４実施形態の操舵装置の概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１実施形態＞
モータによって生成された回転力を増幅する歯車機構を有する操舵装置は、ドライバが小さな力でステアリングシャフトを回転し、車輪の向きを変更することを可能にする。しかしながら、歯車機構に固着が生ずるならば、歯車機構は、ステアリングシャフトに対するドライバの回転操作を阻害する。第１実施形態において、歯車機構の固着下においても、ステアリングシャフトに対するドライバの回転操作に応じて車輪の向きを変更することを可能にする例示的な操舵装置が説明される。
【００２９】
図１は、第１実施形態の操舵装置１００の概念的なブロック図である。図１を参照して、操舵装置１００が説明される。
【００３０】
操舵装置１００は、モータ２００と、歯車機構３００と、出力部４００と、を備える。出力部４００は、解除部４１０と、第１連結部４２０と、第２連結部４３０と、を含む。
【００３１】
図１は、ステアリングホイールＳＴＷと、ステアリングホイールＳＴＷから延びるステアリングシャフトＳＴＳを示す。ステアリングシャフトＳＴＳは、第１連結部４２０に機械的に連結される。ドライバが、ステアリングホイールＳＴＷを回転させると、ステアリングシャフトＳＴＳに操舵トルクが生ずる。ステアリングシャフトＳＴＳと第１連結部４２０との間の連結構造は、ギアを用いて構築されてもよい。代替的に、ステアリングシャフトＳＴＳと第１連結部４２０との間の連結構造は、リンク機構や他の機械的接続構造であってもよい。本実施形態の原理は、第１連結部４２０とステアリングシャフトＳＴＳとの間の特定の機械的な接続構造に限定されない。
【００３２】
図１は、制御装置ＣＴＲを更に示す。制御装置ＣＴＲは、トルクセンサＴＱＳと、信号生成部ＳＧＴと、を含む。トルクセンサＴＱＳは、ステアリングシャフトＳＴＳに加わった操舵トルクを検出する。既知のトルク検出技術が、トルクセンサＴＱＳに適用されてもよい。本実施形態の原理は、トルクセンサＴＱＳの特定の種類に限定されない。
【００３３】
ステアリングシャフトＳＴＳに生じた操舵トルクの検出のために、トルクセンサＴＱＳがステアリングシャフトＳＴＳに直接的に接続されていることが要求されるならば、トルクセンサＴＱＳは、ステアリングシャフトＳＴＳに機械的に接続される。他の場合には、トルクセンサＴＱＳは、ステアリングシャフトＳＴＳに直接的に接続されなくてもよい。トルクセンサＴＱＳとステアリングシャフトＳＴＳとの間の機械的或いは電気的な接続構造は、トルクセンサＴＱＳの性能に依存する。したがって、本実施形態の原理は、ステアリングシャフトＳＴＳとトルクセンサＴＱＳとの間の特定の接続構造に限定されない。
【００３４】
トルクセンサＴＱＳは、検出された操舵トルクを表すトルクデータを生成する。トルクデータは、トルクセンサＴＱＳから信号生成部ＳＧＴへ出力される。
【００３５】
トルクデータによって表される操舵トルクが低減されるように、信号生成部ＳＧＴは、駆動信号を生成する。駆動信号は、信号生成部ＳＧＴからモータ２００へ出力される。
【００３６】
モータ２００は、駆動信号に応じて、回転力を生成する。回転力は、モータ２００の回転として、歯車機構３００へ出力される。歯車機構３００は、回転力を所定の減速比で増幅し、操舵力を生成する。歯車機構３００は、揺動歯車と内歯歯車とを含んでもよい。代替的に、歯車機構３００は、遊星歯車と太陽歯車とを含んでもよい。設計者は、歯車を用いた様々な機構を歯車機構３００として採用することができる。本実施形態の原理は、歯車機構３００の特定の構造に限定されない。
【００３７】
操舵力は、解除部４１０、第１連結部４２０及び第２連結部４３０へ順次伝達される。代替的に、操舵力は、解除部４１０、第２連結部４３０及び第１連結部４２０へ順次伝達されてもよい。本実施形態の原理は、第１連結部４２０と第２連結部４３０との間の特定の位置関係に限定されない。
【００３８】
第２連結部４３０は、転舵機構ＳＴＭに連結される。操舵力は、第２連結部４３０から転舵機構ＳＴＭに伝達される。転舵機構ＳＴＭは、車両（図示せず）の車輪（図示せず）に連結される。転舵機構ＳＴＭは、操舵力に応じて、車輪の向きを変更する。転舵機構ＳＴＭは、ピットマンアームであってもよい。代替的に、転舵機構ＳＴＭは、ラックであってもよい。本実施形態の原理は、転舵機構ＳＴＭの特定の構造に限定されない。本実施形態において、伝達部は、第１連結部４２０及び第２連結部４３０によって例示される。
【００３９】
第２連結部４３０の構造は、転舵機構ＳＴＭとして用いられる部品に適合するように決定されてもよい。転舵機構ＳＴＭが、ピットマンアームであるならば、第２連結部４３０は、ピットマンアームに挿入されるスプライン軸部であってもよい。代替的に、第２連結部４３０は、ピットマンアームに挿入されるキーが取り付けられたキー構造部であってもよい。本実施形態の原理は、第２連結部４３０の特定の構造に限定されない。
【００４０】
固着が、歯車機構３００に生ずると、歯車機構３００から出力部４００への操舵力の伝達は、失われる。この結果、ドライバがステアリングハンドルＳＴＷを回転しても、出力部４００は、静止状態を維持することとなる。ステアリングシャフトＳＴＳは、第１連結部４２０によって拘束されるので、ステアリングシャフトＳＴＳに加わる操舵トルクは増大する。増大された操舵トルクは、第１連結部４２０を通じて、出力部４００に伝達され、出力部４００に作用する負荷トルクとなる。
【００４１】
解除部４１０は、負荷トルクが閾値を超えると、第１連結部４２０と歯車機構３００との間での機械的接続が解除されるように設計される。解除部４１０は、出力部４００の中で特異的に弱い機械的強度を有する部位として設計されてもよい。代替的に、解除部４１０は、クラッチ機構であってもよい。本実施形態の原理は、解除部４１０の特定の構造に限定されない。
【００４２】
解除部４１０が、第１連結部４２０と歯車機構３００との間の機械的接続を解除すると、第１連結部４２０及び第２連結部４３０は、歯車機構３００によって拘束されることなく、ステアリングシャフトＳＴＳから第１連結部４２０へ伝達された操舵トルクに応じて動作することができる。この結果、歯車機構３００の固着下でも、転舵機構ＳＴＭは、ステアリングシャフトＳＴＳ、第１連結部４２０及び第２連結部４３０を通じて伝達された操舵トルクを用いて、車輪の向きを変更することができる。
【００４３】
＜第２実施形態＞
設計者は、第１実施形態に関連して説明された設計原理に基づいて、様々な操舵装置を設計することができる。第２実施形態において、例示的な操舵装置が説明される。
【００４４】
図２は、第２実施形態の操舵装置１００Ａの概略的な断面図である。図３は、図２に示されるＡ−Ａ線に沿う概略的な断面図である。図１乃至図３を参照して、操舵装置１００Ａが説明される。
【００４５】
操舵装置１００Ａは、モータ２００Ａと、歯車機構３００Ａと、出力部４００Ａと、を備える。モータ２００Ａは、図１を参照して説明されたモータ２００に対応する。モータ２００に関する説明は、モータ２００Ａに援用されてもよい。歯車機構３００Ａは、図１を参照して説明された歯車機構３００に対応する。歯車機構３００に関する説明は、歯車機構３００Ａに援用されてもよい。出力部４００Ａは、図１を参照して説明された出力部４００に対応する。出力部４００に関する説明は、出力部４００Ａに援用されてもよい。
【００４６】
モータ２００Ａは、筐体２１０と、回転シャフト２２０と、を含む。筐体２１０は、コイルやステータコアを内蔵し、駆動信号に応じて回転力を生成する。回転シャフト２２０は、筐体２１０から出力軸ＯＰＡに沿って延びる。筐体２１０内で生成された回転力は、回転シャフト２２０の回転として出力される。回転シャフト２２０は、出力軸ＯＰＡ周りに回転する。回転シャフト２２０の先端部には、ギア部２２１が形成される。
【００４７】
歯車機構３００Ａは、外筒３１０と、３つのクランク組立体３２０（図２は、３つのクランク組立体３２０のうち１つを示す）と、揺動部３３０と、を含む。外筒３１０は、３つのクランク組立体３２０及び揺動部３３０が収容される内部空間を形成する。３つのクランク組立体３２０それぞれは、外筒３１０内で、モータ２００Ａのギア部２２１に連結され、伝達軸ＴＭＡ周りに回転する。伝達軸ＴＭＡは、出力軸ＯＰＡから所定の距離だけ離れた位置で、出力軸ＯＰＡと略平行に延びる。クランク組立体３２０の伝達軸ＴＭＡ周りの回転は、揺動部３３０の揺動回転を引き起こす。揺動部３３０の揺動回転は、出力軸ＯＰＡ周りの出力部４００Ａの回転を引き起こす。
【００４８】
３つのクランク組立体３２０それぞれは、伝達ギア３２１と、クランク軸３２２と、２つのテーパ軸受３２３，３２４と、２つのニードル軸受３２５，３２６と、を含む。クランク軸３２２は、２つのジャーナル３４１，３４２と、２つの偏心部３４３，３４４と、を含む。ジャーナル３４１，３４２は、伝達軸ＴＭＡ周りに同軸回転する。ジャーナル３４２は、ジャーナル３４１の反対側に位置する。
【００４９】
伝達ギア３２１及びテーパ軸受３２３は、ジャーナル３４１に取り付けられる。伝達ギア３２１は、回転シャフト２２０のギア部２２１と噛み合う。テーパ軸受３２４は、ジャーナル３４２に取り付けられる。
【００５０】
偏心部３４３は、ジャーナル３４１，３４２の間に位置する。偏心部３４４は、偏心部３４３とジャーナル３４２との間に位置する。偏心部３４３，３４４は、伝達軸ＴＭＡから偏心する。偏心部３４３は、偏心方向において、偏心部３４４とは相違する。
【００５１】
モータ２００Ａのギア部２２１と噛み合う伝達ギア３２１が、ジャーナル３４１に取り付けられるので、ジャーナル３４１，３４２は、モータ２００Ａの回転シャフト２２０の回転に応じて、伝達軸ＴＭＡ周りに回転する。この間、偏心部３４３，３４４は、伝達軸ＴＭＡに対して偏心回転する。
【００５２】
外筒３１０は、モータ２００Ａに対して固定される。外筒３１０は、第１筒部３１１と、第２筒部３１２と、第３筒部３１３と、を含む。
【００５３】
第１筒部３１１は、端壁３１４と、周壁３１５と、を含む。端壁３１４は、モータ２００Ａの筐体２１０に密接される。周壁３１５は、端壁３１４の略円形の外周縁から突出し、回転シャフト２２０及び伝達ギア３２１を取り囲む。
【００５４】
第２筒部３１２は、周壁３１６と、複数の内歯ピン３１７と、を含む。周壁３１６は、偏心部３４３，３４４及び揺動部３３０を取り囲む。複数の内歯ピン３１７それぞれは、出力軸ＯＰＡの延出方向に延びる円柱状の部材である。複数の内歯ピン３１７それぞれは、周壁３１６の内面に形成された溝部に嵌入される。したがって、複数の内歯ピン３１７は、周壁３１６によって適切に保持される。
【００５５】
図３に示される如く、複数の内歯ピン３１７は、出力軸ＯＰＡ周りに略一定間隔で配置される。複数の内歯ピン３１７それぞれの半周面は、周壁３１６の内面から出力軸ＯＰＡに向けて突出する。したがって、複数の内歯ピン３１７は、操舵装置１００Ａの内歯として機能することができる。本実施形態において、複数の内歯は、環状に配列された複数の内歯ピン３１７によって例示される。
【００５６】
図２に示される如く、第３筒部３１３は、周壁３１８と、端壁３１９と、を含む。第３筒部３１３の周壁３１８は、第２筒部３１２の周壁３１６の端縁に密接される。端壁３１９は、周壁３１８によって囲まれた略円形の空間を部分的に閉じる。
【００５７】
揺動部３３０は、２つの揺動歯車３３１，３３２を含む。揺動歯車３３１には、３つの円形貫通穴が形成される。３つのクランク組立体３２０は、揺動歯車３３１の３つの円形開口穴に挿通される。３つのクランク組立体３２０それぞれのニードル軸受３２５は、３つの円形貫通穴それぞれに嵌め込まれる。揺動歯車３３２には、３つの円形貫通穴が形成される。３つのクランク組立体３２０は、揺動歯車３３２の３つの円形開口穴に挿通される。３つのクランク組立体３２０それぞれのニードル軸受３２６は、３つの円形貫通穴それぞれに嵌め込まれる。
【００５８】
本実施形態の操舵装置１００Ａは、２つの揺動歯車３３１，３３２を備える。代替的に、操舵装置は、単一の揺動歯車を有してもよい。更に代替的に、操舵装置は、２を超える数の揺動歯車を有してもよい。本実施形態の原理は、いくつの揺動歯車が、操舵装置に組み込まれるかによっては何ら限定されない。
【００５９】
揺動歯車３３１，３３２は、複数の内歯ピン３１７によって形成された内歯環に噛み合う。クランク組立体３２０の回転の間、揺動歯車３３１，３３２は、偏心部３４３，３４４によって、揺動回転される。この間、揺動歯車３３１，３３２の中心は、出力軸ＯＰＡ周りを周回移動する。揺動歯車３３１，３３２の揺動回転運動は、揺動歯車３３１，３３２に接続される部位（たとえば、クランク組立体３２０）に伝達される。本実施形態において、回転中心軸は、出力軸ＯＰＡによって例示される。
【００６０】
上述の如く、偏心部３４３，３４４は、偏心方向において相違する。したがって、周回位相差が、揺動歯車３３１，３３２の中心の周回移動に生ずる。たとえば、１８０°の周回位相差が、揺動歯車３３１，３３２の中心の周回移動に生ずるように、偏心部３４３，３４４は、設計されてもよい。この場合、揺動歯車３３１は、複数の内歯ピン３１７のうち略半分と噛み合う一方で、揺動歯車３３２は、残りの内歯ピン３１７と噛み合うことができる。
【００６１】
出力部４００Ａは、キャリア５００と、出力シャフト部６００と、を含む。キャリア５００は、外筒３１０内で、出力軸ＯＰＡ周りに回転する。出力シャフト部６００は、キャリア５００に取り付けられる。ピットマンアームＰＴＭは、外筒３１０の外で、出力シャフト部６００に取り付けられる。ピットマンアームＰＴＭは、車輪（図示せず）に連結されたタイロッドアーム（図示せず）と協働して、図１を参照して説明された転舵機構ＳＴＭを形成する。
【００６２】
キャリア５００は、基部５１０と、端板部５２０と、を含む。端板部５２０は、基部５１０と第１筒部３１１の端壁３１４との間に位置する。
【００６３】
基部５１０は、基板部５１１（図２を参照）と、３つのシャフト５１２（図３を参照）と、を含む。３つのシャフト５１２は、基板部５１１から端板部５２０に向けて突出する。揺動歯車３３１，３３２それぞれには、３つの台形貫通穴が形成される。３つのシャフト５１２は、これらの台形貫通穴に挿入される。これらの台形貫通穴の大きさは、揺動歯車３３１，３３２とシャフト５１２との間での干渉が生じないように設定される。
【００６４】
端板部５２０は、３つのシャフト５１２の先端面に固定される。したがって、揺動歯車３３１，３３２は、端板部５２０と基板部５１１との間で揺動回転する。
【００６５】
基板部５１１には、３つの貫通穴５１３が形成される（図２は、３つの貫通穴５１３のうち１つを示す）。３つのクランク組立体３２０それぞれのテーパ軸受３２４は、３つの貫通穴５１３それぞれに嵌め込まれる。端板部５２０には、３つの貫通穴５２１が形成される（図２は、３つの貫通穴５２１のうち１つを示す）。３つのクランク組立体３２０それぞれのテーパ軸受３２３は、３つの貫通穴５２１それぞれに嵌め込まれる。したがって、キャリア５００は、クランク組立体３２０に連結される。
【００６６】
揺動歯車３３１，３３２の揺動回転運動は、３つのクランク組立体３２０を通じて、キャリア５００に伝達される。３つのクランク組立体３２０は、揺動歯車３３１，３３２の揺動回転の間、出力軸ＯＰＡ周りを周回移動するので、キャリア５００は、出力軸ＯＰＡ周りに回転することができる。
【００６７】
出力シャフト部６００は、取付板６１０と、狭細部４１０Ａと、シャフト４３０Ａと、連結ギア４２０Ａと、を含む。取付板６１０、狭細部４１０Ａ及びシャフト４３０Ａは、一体的に形成される。狭細部４１０Ａは、図１を参照して説明された解除部４１０に対応する。解除部４１０に関する説明は、狭細部４１０Ａに援用される。連結ギア４２０Ａは、図１を参照して説明された第１連結部４２０に対応する。第１連結部４２０に関する説明は、連結ギア４２０Ａに援用される。
【００６８】
取付板６１０は、基板部５１１の端面（第３筒部３１３の端壁３１９に対向する端面）に当接される円板状の部位である。取付板６１０の中心は、出力軸ＯＰＡに略一致する。取付板６１０は、基板部５１１の端面（第３筒部３１３の端壁３１９に対向する端面）にボルトＢＬＴによって固定される。したがって、取付板６１０は、キャリア５００から分離可能である。
【００６９】
狭細部４１０Ａは、出力軸ＯＰＡに沿って、取付板６１０からシャフト４３０Ａに向けて突出する。狭細部４１０Ａは、取付板６１０とシャフト４３０Ａとに一体的に連結される。狭細部４１０Ａは、出力軸ＯＰＡと直交する仮想平面（図示せず）において、取付板６１０及びシャフト４３０Ａよりも小さな断面を有する。したがって、狭細部４１０Ａの許容捻り応力は、取付板６１０及びシャフト４３０Ａの許容捻り応力よりも小さい。狭細部４１０Ａの許容捻り応力を超える捻り応力を狭細部４１０Ａに生じさせるトルクが、シャフト４３０Ａに加わると、狭細部４１０Ａは、破断される。本実施形態において、閾値は、狭細部４１０Ａの許容捻り応力及び断面積から定まる許容トルクによって例示される。
【００７０】
図２に示される如く、狭細部４１０Ａは、外筒３１０内に配置される。したがって、狭細部４１０Ａの破断によって生じた破片の多くは、外筒３１０内に閉じ込められる。この結果、操舵装置１００Ａが搭載された車両（図示せず）は、狭細部４１０Ａの破片によって破損されにくい。
【００７１】
シャフト４３０Ａは、狭細部４１０ＡからピットマンアームＰＴＭに向けて出力軸ＯＰＡに沿って延びる。シャフト４３０Ａは、基端部４３１と、基端部４３１とは反対側の先端部４３２と、を含む。狭細部４１０Ａは、基端部４３１に一体的に連結される。先端部４３２は、基端部４３１の反対側に位置する。基端部４３１は、外筒３１０内に位置する一方で、先端部４３２は、外筒３１０の外に位置する。ピットマンアームＰＴＭは、先端部４３２に取り付けられる。先端部４３２は、図１を参照して説明された第２連結部４３０に対応する。第２連結部４３０に関する説明は、先端部４３２に援用されてもよい。本実施形態において、回転シャフトは、シャフト４３０Ａによって例示される。
【００７２】
スプライン加工が、先端部４３２に施与されてもよい。この場合、シャフト４３０Ａの先端部４３２は、スプライン軸に加工される。ピットマンアームＰＴＭには、シャフト４３０Ａの先端部４３２と相補的なスプライン穴が形成される。この結果、ピットマンアームＰＴＭは、シャフト４３０Ａと一体的に回転することができる。代替的に、キー溝が、先端部４３２に刻設されてもよい。ピットマンアームＰＴＭは、キー溝に嵌め込まれたキーを介して先端部４３２に取り付けられてもよい。この結果、ピットマンアームＰＴＭは、シャフト４３０Ａと一体的に回転することができる。
【００７３】
操舵装置１００Ａは、ギアボックス筒４４０を備える。ギアボックス筒４４０は、略円筒状の周壁４４１と、周壁４４１によって囲まれた略円形の空間を部分的に閉じる端壁４４２と、を含む。ギアボックス筒４４０の周壁４４１の端縁は、第３筒部３１３の端壁３１９に密接される。ギアボックス筒４４０は、第３筒部３１３の端壁３１９と協働して、連結ギア４２０Ａが収容されるギアボックスを形成する。
【００７４】
第３筒部３１３の端壁３１９には、貫通穴４４３が形成される。ギアボックス筒４４０の端壁４４２には、貫通穴４４４が形成される。出力軸ＯＰＡは、貫通穴４４３，４４４の中心に略一致する。シャフト４３０Ａは、出力軸ＯＰＡに沿って延び、貫通穴４４３，４４４を貫通する。ピットマンアームＰＴＭは、外筒３１０及びギアボックス筒４４０の外で、シャフト４３０Ａの先端部４３２に接続される。ピットマンアームＰＴＭは、出力軸ＯＰＡに略直交する方向に延びる。キャリア５００が回転する間、ピットマンアームＰＴＭは、出力軸ＯＰＡに直交する面内で揺振する。
【００７５】
操舵装置１００Ａは、出力軸ＯＰＡを規定する２つの主ベアリング４４５，４４６を備える。主ベアリング４４６は、主ベアリング４４５とピットマンアームＰＴＭとの間に位置する。主ベアリング４４５は、第３筒部３１３の端壁３１９に形成された貫通穴４４３に嵌め込まれる。主ベアリング４４６は、ギアボックス筒４４０の端壁４４２に形成された貫通穴４４４に嵌め込まれる。シャフト４３０Ａは、主ベアリング４４５，４４６を貫通する。したがって、シャフト４３０Ａは、主ベアリング４４５，４４６によって適切に保持される。
【００７６】
図２は、ステアリングシャフトＳＴＳと、ウォームギアＷＭＧと、を概略的に示す。ウォームギアＷＭＧは、ステアリングシャフトＳＴＳの下端に一体的に形成される。ウォームギアＷＭＧは、第１実施形態に関連して説明された制御原理の下で、ステアリングシャフトＳＴＳに加えられた操舵トルクに応じて、ステアリングシャフトＳＴＳとともに回転する。連結ギア４２０Ａは、主ベアリング４４５，４４６の間でシャフト４３０Ａに取り付けられる。連結ギア４２０Ａは、ウォームギアＷＭＧと噛み合う。本実施形態において、ステアリングギアは、ウォームギアＷＭＧによって例示される。代替的に、ステアリングギアは、他の種類のギア部品であってもよい。本実施形態の原理は、ステアリングギアとして用いられる特定の種類のギア部品に限定されない。
【００７７】
歯車機構３００Ａが、正常に動作している間、モータ２００Ａが出力した回転力は、歯車機構３００Ａによって、所定の減速比で増幅され、大きな操舵力になる。操舵力は、キャリア５００及び出力シャフト部６００へ伝達される。この結果、ピットマンアームＰＴＭは、出力シャフト部６００とともに、出力軸ＯＰＡ周りに揺振することができる。
【００７８】
ドライバが、歯車機構３００Ａの固着下で、ステアリングシャフトＳＴＳを回転させると、ステアリングシャフトＳＴＳの下端のウォームギアＷＭＧと噛み合う連結ギア４２０Ａに、回転力が加わる。連結ギア４２０Ａに加わった回転力は、出力シャフト部６００を捻る。狭細部４１０Ａは、特異的に小さな断面積を有するので、出力シャフト部６００の捻れは、狭細部４１０Ａの破断に帰結する。狭細部４１０Ａが破断されると、シャフト４３０Ａは、歯車機構３００Ａに拘束されることなく、連結ギア４２０Ａに加えられた回転力に従って回転することができる。この結果、シャフト４３０Ａに取り付けられたピットマンアームＰＴＭは、ステアリングシャフトＳＴＳの回転に応じて、揺振することができる。
【００７９】
本実施形態において、連結ギア４２０Ａは、狭細部４１０ＡとピットマンアームＰＴＭとの間に位置する。代替的に、ピットマンアームＰＴＭは、連結ギア４２０Ａと狭細部４１０Ａとの間に位置してもよい。
【００８０】
＜第３実施形態＞
転舵機構は、ピットマンアームに代えて、ラックを有してもよい。第３実施形態において、ラックを駆動する例示的な操舵装置が説明される。
【００８１】
図４は、第３実施形態の操舵装置１００Ｂの概略的な断面図である。図１及び図４を参照して、操舵装置１００Ｂが説明される。第２実施形態の説明は、第２実施形態と同一の符号が付された要素に援用される。
【００８２】
操舵装置１００Ｂは、モータ２００Ａと、歯車機構３００Ａと、ギアボックス筒４４０と、主ベアリング４４５，４４６と、を備える。第２実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
【００８３】
操舵装置１００Ｂは、出力部４００Ｂを更に備える。出力部４００Ｂは、図１を参照して説明された出力部４００に対応する。出力部４００に関する説明は、出力部４００Ｂに援用されてもよい。
【００８４】
第２実施形態と同様に、出力部４００Ｂは、キャリア５００を含む。第２実施形態の説明は、キャリア５００に援用される。
【００８５】
出力部４００Ｂは、出力シャフト部６００Ｂを更に含む。第２実施形態と同様に、出力シャフト部６００Ｂは、取付板６１０と、狭細部４１０Ａと、連結ギア４２０Ａと、を含む。第２実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
【００８６】
出力シャフト部６００Ｂは、シャフト４３０Ｂを更に含む。第２実施形態と同様に、シャフト４３０Ｂは、基端部４３１を含む。第２実施形態の説明は、基端部４３１に援用される。本実施形態において、回転シャフトは、シャフト４３０Ｂによって例示される。
【００８７】
シャフト４３０Ｂは、先端部４３２Ｂを更に含む。出力部４００Ｂは、ピニオン４３３を更に含む。ピニオン４３３は、先端部４３２Ｂに取り付けられる。代替的に、ピニオン４３３は、先端部４３２Ｂと一体的に形成されてもよい。ピニオン４３３は、シャフト４３０Ｂと一体的に、出力軸ＯＰＡ周りに回転する。先端部４３２Ｂ及びピニオン４３３は、図１を参照して説明された第２連結部４３０に対応する。
【００８８】
図４は、ピニオン４３３と噛み合うラックＲＣＫを示す。ラックＲＣＫは、車両（図示せず）の車輪（図示せず）に連結する。ピニオン４３３の回転は、ラックＲＣＫの直線運動に変換される。車輪の向きは、ラックＲＣＫの直線運動によって変更される。
【００８９】
歯車機構３００Ａが、正常に動作している間、モータ２００Ａが出力した回転力は、歯車機構３００Ａによって、所定の減速比で増幅され、大きな操舵力になる。操舵力は、キャリア５００及び出力シャフト部６００Ｂへ伝達される。この結果、ラックＲＣＫは、大きな操舵力をピニオン４３３から受け取り、直線運動する。
【００９０】
ドライバが、歯車機構３００Ａの固着下で、ステアリングシャフトＳＴＳを回転させると、ステアリングシャフトＳＴＳの下端のウォームギアＷＭＧと噛み合う連結ギア４２０Ａに、回転力が加わる。連結ギア４２０Ａに加わった回転力は、出力シャフト部６００Ｂを捻る。狭細部４１０Ａは、特異的に小さな断面積を有するので、出力シャフト部６００Ｂの捻れは、狭細部４１０Ａの破断に帰結する。狭細部４１０Ａが破断されると、シャフト４３０Ｂは、歯車機構３００Ａに拘束されることなく、連結ギア４２０Ａに加えられた回転力に従って回転することができる。この結果、シャフト４３０Ｂに取り付けられたピニオン４３３は、出力軸ＯＰＡ周りに回転し、ラックＲＣＫを直線的に移動させることができる。
【００９１】
＜第４実施形態＞
操舵機構は、狭細部に代えて、クラッチ機構を有してもよい。第４実施形態において、クラッチ機構を有する例示的な操舵装置が説明される。
【００９２】
図５は、第４実施形態の操舵装置１００Ｃの概略的な断面図である。図１及び図５を参照して、操舵装置１００Ｃが説明される。第２実施形態の説明は、第２実施形態と同一の符号が付された要素に援用される。
【００９３】
操舵装置１００Ｃは、モータ２００Ａと、歯車機構３００Ａと、ギアボックス筒４４０と、主ベアリング４４５，４４６と、を備える。第２実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
【００９４】
操舵装置１００Ｃは、出力部４００Ｃを更に備える。出力部４００Ｃは、図１を参照して説明された出力部４００に対応する。出力部４００に関する説明は、出力部４００Ｃに援用されてもよい。
【００９５】
第２実施形態と同様に、出力部４００Ｃは、キャリア５００を含む。第２実施形態の説明は、キャリア５００に援用される。
【００９６】
出力部４００Ｃは、出力シャフト部６００Ｃを更に含む。第２実施形態と同様に、出力シャフト部６００Ｃは、シャフト４３０Ａ、連結ギア４２０Ａと、を含む。第２実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
【００９７】
出力部４００Ｃは、クラッチ機構４１０Ｃを更に備える。クラッチ機構４１０Ｃは、図１を参照して説明された解除部４１０に対応する。解除部４１０に関する説明は、クラッチ機構４１０Ｃに援用されてもよい。
【００９８】
クラッチ機構４１０Ｃは、取付部６１０Ｃと、２つのクラッチ板４１１，４１２と、複数のスプリング４１３と、を含む。取付部６１０Ｃは、取付板６１１と、保持筒６１２と、を含む。取付板６１１は、基板部５１１の端面（第３筒部３１３の端壁３１９に対向する端面）に当接される円板状の部位である。取付板６１１の中心は、出力軸ＯＰＡに略一致する。取付板６１１は、基板部５１１の端面（第３筒部３１３の端壁３１９に対向する端面）にボルトＢＬＴによって固定される。したがって、取付板６１１は、キャリア５００から分離可能である。保持筒６１２は、取付板６１１から第３筒部３１３の端壁３１９に向けて突出する略円筒状の部位である。複数のスプリング４１３は、保持筒６１２内に配置される。キャリア５００とシャフト４３０Ａとの間に配置されたクラッチ板４１１は、保持筒６１２内で、複数のスプリング４１３に連結される。複数のスプリング４１３は、クラッチ板４１１を保持筒６１２から出力軸ＯＰＡに沿って、第３筒部３１３の端壁３１９に向けて押し出す。このとき、クラッチ板４１１は、保持筒６１２内に部分的に収容される。保持筒６１２は、出力軸ＯＰＡ周りのクラッチ板４１１の回転を拘束するように形成されてもよい。したがって、クラッチ板４１１は、キャリア５００とともに回転する。本実施形態において、第１クラッチ板は、クラッチ板４１１によって例示される。
【００９９】
クラッチ板４１２は、シャフト４３０Ａの基端部４３１に取り付けられる。したがって、クラッチ板４１２は、クラッチ板４１１とシャフト４３０Ａとの間に位置する。クラッチ板４１１は、複数のスプリング４１３によってクラッチ板４１２に押しつけられる。本実施形態において、第２クラッチ板は、クラッチ板４１２によって例示される。
【０１００】
シャフト４３０Ａに加わる負荷トルクが、所定の閾値を超えないならば、クラッチ板４１１，４１２は、一体的に回転する。シャフト４３０Ａに加わる負荷トルクが、所定の閾値を超えると、クラッチ板４１２は、連結ギア４２０Ａに入力された操舵力によって、クラッチ板４１１とは独立して回転される。したがって、歯車機構３００Ａが固着しても、シャフト４３０Ａは、ステアリングシャフトＳＴＳの回転に応じて回転し、ピットマンアームＰＴＭを揺振することができる。
【０１０１】
上述の様々な実施形態に関連して説明された設計原理は、様々な操舵装置に適用可能である。上述の様々な実施形態のうち１つに関連して説明された様々な特徴のうち一部が、他のもう１つの実施形態に関連して説明された操舵装置に適用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
上述の実施形態の原理は、様々な車両の設計に好適に利用される。
【符号の説明】
【０１０３】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ・・・・・・・・・・操舵装置
２００，２００Ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・モータ
３００，３００Ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・歯車機構
３１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外筒
３１７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内歯ピン
３２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・クランク組立体
３３１，３３２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・揺動歯車
４００，４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ・・・・・・・・・・出力部
４１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・解除部
４１０Ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・狭細部
４１０Ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・クラッチ機構
４１１，４１２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・クラッチ板
４２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１連結部
４２０Ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・連結ギア
４３０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２連結部
４３０Ａ，４３０Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・シャフト
４３２，４３２Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・先端部
４３３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピニオン
５００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・キャリア
ＯＰＡ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・出力軸
ＰＴＭ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピットマンアーム
ＲＣＫ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ラック
ＳＴＭ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・転舵機構
ＳＴＳ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ステアリングシャフト
【図１】
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【図２】
0006659396.tif 000003
【図３】
0006659396.tif 000004
【図４】
0006659396.tif 000005
【図５】
0006659396.tif 000006