(57)【要約】【課題】入力された回転を変速可能に出力し、更に、入力軸または出力軸に対してトルクを付与可能な装置を提供すること。【解決手段】入力軸または出力軸の一方の軸に連携されたサンギアｃと、他方の軸または制御対の一方に係合するキャリアｂに支持され、サンギアｃ及びリングギアａと歯合するプラネタリギアと、他方に係合するリングギアａと、からなる遊星歯車を備え、前記プラネタリギアはピニオンギアｂ１がサンギアｃとピニオンギアｂ２に歯合し、ピニオンギアｂ２がピニオンギアｂ１とリングギアａに歯合するダブルピニオンギア群と、隣り合うダブルピニオンギア群ｂ１，ｂ２とサンギアｃ及びリングギアａにより形成される空間をピニオンギアの回転中心を通る仮想線上周方向に延在する隔壁ｂ３をもって、該空間を径方向に径方向外側の第１圧力室ａ１と、径方向内側の第２圧力室ｃ１とに分割し、第１圧力室ａ１と第２圧力室ｃ１に圧力差を持った液圧を流入させて、キャリアｂを回転させることとした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸または出力軸の一方の軸に連携されたサンギアと、他方の軸または制御対の一方に係合するキャリアに支持され、サンギア及びリングギアと歯合するプラネタリギアと、他方に係合するリングギアと、からなる遊星歯車を備え、
前記プラネタリギアは一方のピニオンギアがサンギアともう一方のピニオンギアに歯合し、もう一方のピニオンギアが一方のピニオンギアとリングギアに歯合するダブルピニオンギア群と、
隣り合うダブルピニオンギア群とサンギア及びリングギアにより形成される空間をピニオンギアの回転中心を通る仮想線上周方向に延在する隔壁をもって、該空間を径方向に径方向外側の第１圧力室と、径方向内側の第２圧力室とに分割し、第１圧力室と第２圧力室に圧力差を持った液圧を流入させて、キャリアを回転させることを特徴とする液圧モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の液圧モータを、油圧式パワーステアリング機構を備えた車両操舵装置の可変ギア機構として設け、
前記第１圧力室及び前記第２圧力室への液圧は、前記パワーステアリング機構の動力源であるパワーシリンダに発生する圧力が導入されることを特徴とする液圧モータを備えた制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧モータ及びその制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステアリングホイールに対する車輪切れ角を可変にするために遊星歯車を用いた操舵装置として、例えば特開昭５９−２０９９６６号に記載の技術が開示されている。この公報に記載の操舵装置は、ステアリングホイール側の入力軸と係合するサンギアと、ステアリングギア側の出力軸と係合するキャリアと、電動モータにより駆動するリングギアから構成されている。ステアリングホイールから入力された回転は、リングギア停止時は減速されて出力され、リングギアをステアリングホイールから入力された回転と同速度で駆動すると、１：１の関係で出力される。また、リングギアをステアリングホイールから入力された回転よりも高い速度で駆動すると、増速されて出力される。よって、走行状態に応じてリングギアを駆動することで、ステアリングホイールに対する理想的な車輪切れ角を得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術を備えた車両にあっては、タイヤからの反力をステアリングホイールに伝えることが困難となり、快適な操舵フィーリングが得られない。このため、別途反力生成機構を設けることが多い。しかしながら、反力生成機構と遊星歯車がそれぞれ別々に設けられるため、装置が大型化するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、入力された回転を変速可能に出力し、更に、入力軸または出力軸に対してトルクを付与可能な装置を提供すると共に、該装置の変速状態及びトルク付与状態を制御可能な制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため請求項１記載の発明では、ダブルピニオン型遊星歯車機構にピニオンギアの回転中心を通る仮想線上周方向に延在する隔壁をもって第１圧力室と、第２圧力室とに分割し、第１圧力室と第２圧力室に圧力差を持った液圧を流入させて、キャリアを回転させる。これにより、遊星歯車機構に減速部と反力生成部の両方を共通化することが可能となり、小型化を達成することができる。
【０００６】
また、請求項２記載の発明では、請求項１に記載のダブルピニオン型遊星歯車機構を車両操舵装置の可変ギア機構として適用したことで、走行状態に応じて操舵角に対する舵角を変更可能とすると共に、タイヤからの反力に相当するトルクを得ることが可能となり、別途反力生成装置を設ける必要がない。更に、油圧式パワーステアリング機構のパワーシリンダの液圧を第１圧力室及び第２圧力室に導入することで、反力生成装置の液圧源を別途設ける必要が無く、より装置の簡素化を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態）
図１は実施の形態の液圧モータの概略を表す上面図、図２は液圧モータの断面図である。
【０００８】
ａはリングギア、ｂはキャリア、ｃはサンギアである。キャリアｂには第１ピニオンギアｂ１と第２ピニオンギアｂ２が隣り合うように保持され、ダブルピニオン型遊星歯車機構として構成されている。リングギアａはケースｉに固定されているが、特に限定されるものでなく、リングギアａを駆動する機構を備えていても良い。サンギアｃには入力軸ｆが連携され、キャリアｂには出力軸ｇが連携されている。入出力軸の関係も特に限定されるものではなく、入力軸ｆをキャリアｂに連携してもよいし、出力軸ｇをサンギアｃに連携してもよい。
【０００９】
また、キャリアｂにはダブルピニオンギア群ｂ１，ｂ２とサンギアｃ及びリングギアａにより形成される空間をピニオンギアの回転中心を通る仮想線上周方向に延在する隔壁ｂ３が設けられている。この隔壁ｂ３はサンギアｃ及びリングギアａにより形成される空間を径方向に径方向外側の第１圧力室ａ１と、径方向内側の第２圧力室ｃ１とに分割している。ここで、隔壁ｂ３と各ピニオンギアｂ１，ｂ２との間の隙間は極力小さいことが望ましい。更に、隔壁ｂ３の各ピニオンギアｂ１，ｂ２側端面ｂ３１は、隔壁部の厚さと同じでもよいし、よりピニオンギアの外周を覆うように厚く構成しても良い。
【００１０】
キャリアｂ内部には、外部からの液圧が供給されるケースｉに設けられたポートｄ２，ｅ２とロータリーシールｈによってシールされた油路を介して連通する油路ｄ，ｅが設けられている。これら油路ｄ，ｅは外部から供給された液圧をポートｄ１，ｅ１から第１圧力室ａ１及び第２圧力室ｃ１に供給する。
【００１１】
（液圧モータの作用）
ここで、ポートｄ１，ｅ１から異なる液圧を流入させたときの作用について説明する。従来から知られているギアポンプのように、例えば第１圧力室ａ１に高圧を作用させ、第２圧力室ｃ１に低圧を作用させると、２つの歯合した歯車の噛み合い部の低圧側では、噛み合い部を離れる瞬間に負圧を発生したのと同様な作用が働き、ピニオンギアｂ１，ｂ２が駆動力を発生する。これにより液圧モータが駆動する。ここで、液圧モータの駆動力は、第１圧力室ａ１と第２圧力室ｃ１の差圧によって制御される。
【００１２】
図３はリングギアａを固定とし、サンギアｃに図中右回りの回転を与えたときに、第１圧力室ａ１を高圧，第２圧力室ｃ１を低圧とした状態を表す図である。図３（ａ）に示すように、サンギアｃに右回りの回転が与えられているときには、共線図は図３（ｂ）に示すようにサンギアｃが＋方向の回転、キャリアｂが−方向の回転となるものとする。このとき、第１圧力室ａ１を高圧とし、第２圧力室ｃ１を低圧とすることで、ギアポンプ作用が働き、２つのピニオンギアｂ１，ｂ２の間に回転方向とは逆向きのトルク（反力）が発生する。この反力はサンギアｃに伝達され、図３（ｂ）の共線図に示すように、サンギアｃには下向きの力がかかり、キャリアｂには上向きの力が働く。
【００１３】
図４はリングギアａを固定とし、サンギアｃに図中左回りの回転を与えたときに、第１圧力室ａ１を低圧，第２圧力室ｃ１を高圧とした状態を表す図である。図４（ａ）に示すように、サンギアｃに左回りの回転が与えられているときには、共線図は図４（ｂ）に示すようにサンギアｃが−方向の回転、キャリアｂが＋方向の回転となるものとする。このとき、第１圧力室ａ１を低圧とし、第２圧力室ｃ１を高圧とすることで、ギアポンプ作用が働き、２つのピニオンギアｂ１，ｂ２の間に回転方向とは逆向きのトルク（反力）が発生する。この反力はサンギアｃに伝達され、図４（ｂ）の共線図に示すように、サンギアｃには上向きの力がかかり、キャリアｂには下向きの力が働く。
【００１４】
（第１実施例）
図５は本発明の液圧モータを適用した第１実施例における操舵装置の全体構成を表すシステム図である。まず、構成について説明すると、１はステアリングホイール、２はステアリングシャフト、３は可変ギア機構、５は運転者の操舵力を低減するパワーステアリング機構、７は操舵輪、１０はステアリングコントロールユニット（以下、ＳＢＷＣＵと記載する）である。
【００１５】
パワーステアリング機構５の油圧源であるオイルポンプ６は、ステアリングシャフト２上に設けられたバルブ４に接続されている。運転者がステアリングホイール１を操作すると、操作方向に応じてバルブ４が切り換えられ、パワーステアリング機構５に油圧が供給されることで運転者の操舵力をアシストする。具体的には、図中ステアリング１を右に操舵すると、油路４ａからパワーシリンダ室５ａに高油圧が供給され、油路４ｂからパワーシリンダ室５ｂに低油圧が供給されることでアシストする。また、油路４ａ，４ｂには、可変ギア機構３へ油圧を供給する分岐油路４ｃ，４ｄが設けられている。また、ステアリングシャフト２には、運転者の操舵角を検出する操舵角センサ１２が設けられている。
【００１６】
可変ギア機構３内には、ステアリングシャフト２から入力された回転速度を出力軸から出力する際、走行状態に応じて回転速度を変更するギア比可変モータ３１が設けられている。出力軸から出力された回転はラックアンドピニオン式ギアを介して操舵輪７を駆動する。また、可変ギア機構３内には舵角を検出する舵角センサ１３が設けられている。
【００１７】
図６はＳＢＷＣＵ１０の制御構成を表すブロック図である。ＳＢＷＣＵ１０には、車速センサ１１，操舵角センサ１２及び舵角センサ１３からの信号Ｖ，θ，δがそれぞれ入力される。またＳＢＷＣＵ１０には、車速Ｖに応じて可変ギア機構３のギア比Ｎ（Ｖ）を設定するギア比調整マップ１０ａが設けられている。ギア比調整マップ１０ａは図に示すように、車速が高いほど大きなギア比を設定し、車速が低いほど小さなギア比を設定する。
【００１８】
このギア比調整マップ１０ａから出力されるギア比Ｎ（Ｖ）と、現在の操舵角θと舵角δからモータ駆動モジュール１０ｂにおいて、ギア比可変モータ３１への電流値Ｉを下記の式により算出する。
Ｉ＝Ｋ｛θ−δ＊Ｎ（Ｖ）｝
上記式により算出された電流指令値をギア比可変モータ３１に出力する。これにより、特に低速時のギア比を小さくすることでステアリングの取り回し性の向上を図っている。
【００１９】
図７は可変ギア機構３の構成を表す概略図、図８は可変ギア機構の概略断面図である。本第１実施例の可変ギア機構３にはダブルピニオン型の遊星歯車が設けられている。この遊星歯車は、ステアリングシャフト２と係合するサンギア３２と、サンギア３２と他方のピニオンギア３３ｂと歯合するピニオンギア３３ａと、リングギア３４と他方のピニオンギア３３ａと歯合するピニオンギア３３ｂと、ピニオンギア３３ａ，３３ｂを回転可能に支持するキャリア３３から構成されている。また、リングギア３４の外周には、ギア比可変モータ３１に係合されたウォームギア３１ａと噛み合う外周側ギア３４ａが設けられている。
【００２０】
また、キャリア３３にはダブルピニオンギア群３３ａ，３３ｂとサンギア３２及びリングギア３４により形成される空間をピニオンギアの回転中心を通る仮想線上周方向に延在する隔壁ｂ３が設けられている。この隔壁ｂ３はサンギア３２及びリングギア３４により形成される空間を径方向に径方向外側の第１圧力室ａ１と、径方向内側の第２圧力室ｃ１とに分割している。
【００２１】
キャリア３３内部には、外部からの液圧が供給されるケースｉに設けられたポートｄ２，ｅ２とロータリーシールｈによってシールされた油路を介して連通する油路ｄ，ｅが設けられている。油路ｄにはパワーステアリング機構５の油路４ｂから分岐した油路４ｄが接続され、油路ｅにはパワーステアリング機構５の油路４ａから分岐した油路４ｃが接続されている。運転者の操舵によりパワーステアリング機構５に油圧が供給されると、同時に可変ギア機構３にも油圧が供給され、ポートｄ１，ｅ１から第１圧力室ａ１及び第２圧力室ｃ１に油圧を供給する。
【００２２】
運転者の操舵によりステアリングシャフト２が回転すると、サンギア３２が回転し、この回転はキャリア３３からリングギア３４の駆動状態に応じた回転数で出力される。キャリア３３に接続された出力軸３５にはラック３５ａが設けられ、このラック３５ａの回転に応じてピニオン３５ｂを図８中紙面に垂直方向に駆動することで転舵する。
【００２３】
このとき、図３及び図４に示すように、運転者が右に操舵すると、パワーシリンダ室５ｂに高圧が供給され、パワーシリンダ室５ａに低圧が供給される。これにより、可変ギア機構３の第１圧力室ａ１に高圧が供給され、第２圧力室に低圧が供給される。すると、ピニオンギア３３ａ，３３ｂには実際の回転方向とは逆向きのトルクが発生し、サンギア３２から運転者の操舵するステアリングホイール１に対して反力を発生する。一方、運転者が左に操舵すると、パワーシリンダ室５ａに高圧が供給され、パワーシリンダ室５ｂに低圧が供給される。よって、上述したようにピニオンギア３３ａ，３３ｂには実際の回転方向とは逆向きのトルクが発生し、サンギア３２からステアリングホイール１に対して反力を発生する。これにより、タイヤからの反力に相当する反力をステアリングホイール１に伝達することが可能となり、快適な操舵フィーリングを得ることができる。
【００２４】
ここで、可変ギア機構３にダブルピニオン型遊星歯車機構を適用したときの特徴について説明する。図９は第１実施例における可変ギア機構３に用いられたダブルピニオン型遊星歯車機構の概略図である。図９（ａ）に示すように、サンギア３２のピッチ円半径をｒ１，リングギア３４のピッチ円半径をｒ３とする。また、サンギア３２の回転速度をω１，各ピニオンギア３３ａ，３３ｂを支持するキャリアの回転速度をω２，リングギア３４の回転速度をω３とする。また、図９（ｂ）には共線図を示す。
【００２５】
このとき、サンギアの接触移動周長とリングギアの接触移動周長は等しいことから下記の式が成立する。
（式１）
ｒ１（ω１−ω２）＝ｒ３（−ω２＋ω３）
リングギア３４を固定（ギア比可変モータ３１を停止）した場合、ω３＝０となり、下記の式を得る。
（式２）
ｒ１（ω１−ω２）＝−ｒ３・ω２
ここで、｜ω１｜：｜ω２｜を１：１とすると、ω１＝−ω２とすれば良いため、
２ω１・ｒ１＝ｒ３・ω１
よって、
２ｒ１＝ｒ３
となる。
【００２６】
すなわち、サンギア３２のピッチ円半径ｒ１とリングギア３４のピッチ円半径ｒ３を１：２とすることで、リングギア３４を固定した状態（すなわち、ギア比可変モータ３１の回転無し）で、可変ギア機構３への入力回転速度に対する出力回転速度を１：１とすることが可能となる。これにより、走行時に最も多い状況である通常走行時にギア比可変モータ３１を駆動する必要が無く、モータ負荷の低減を図ることが可能となり、ギア比可変モータ３１の耐久性を向上することができる。
【００２７】
また、リングギア３４の外周側ギア３４ａとギア比可変モータ３１はウォームギア３１ａにより歯合されているため、リングギア３４側からトルク入力されたとしても、ウォームギア３１ａにより固定されリングギア３４は回転しない。よって、仮にギア比可変モータ３１がフェールし、駆動ができない場合であっても、リングギア３４を固定することができる。これにより、運転者の操舵による車輪の１：１転舵機能を確保することが可能となり、別途フェール機構を設ける必要が無く、コストを削減することができる。
【００２８】
（第２実施例）
図１０は本発明の第２実施例である終減速装置を表す概略図である。終減速装置８には動力源からの駆動力を伝達するプロペラシャフト８１が入力され、減速された回転を左右のドライブシャフト８２，８３から出力する。
【００２９】
終減速装置８には、駆動力分配装置８５と、オイルポンプ８６と、油圧制御バルブユニット８７と、この油圧制御バルブユニット８７を制御するコントロールユニット８８が設けられている。
【００３０】
駆動力分配装置８５のケース８５ａには、ケース８５ａと一体に回転するポンプ駆動ギア８５ｂと、プロペラシャフト８１と一体に回転する差動小歯車８１ａの回転をドライブシャフト回りの回転に変換する差動大歯車８４が設けられている。
【００３１】
また、駆動力分配装置８５内には実施の形態で説明した液圧モータタイプのダブルピニオン型遊星歯車機構８０が設けられている。このダブルピニオン型遊星歯車機構８０は、ケース８５ａの内周側であってケース８５ａと一体に回転するリングギア８０ａと、右側ドライブシャフト８２に連携したキャリア８０ｂと、左側ドライブシャフト８３に連携したサンギア８０ｃから構成されている。
【００３２】
オイルポンプ８６は、駆動力分配装置８５のポンプ駆動ギア８５ｂによって駆動され、発生した油圧を油圧制御バルブユニット８７に供給する。油圧制御バルブユニット８７は、コントロールユニット８８からの制御信号に基づいて液圧モータタイプのダブルピニオン型遊星歯車機構８０の第１圧力室と第２圧力室に油路８７ａ，８７ｂを介して油圧を供給する。
【００３３】
次に作用について説明する。図１１（ａ）の共線図に示すように、プロペラシャフト８１の回転はリングギア８０ａに入力され、左右駆動輪９に路面から加わるトルクが同じならば、同一回転、同一トルクが出力される。すなわち、入力トルクをＴＲ，右側駆動輪の反力をＴＣ，左側駆動輪の反力をＴＳとすると、下記の式が成立する。
ＴＲ＝ＴＳ＋ＴＣ
ＴＳ＝ＴＣ
【００３４】
ここで、図１１（ｂ）に示すように、コーナリング時や、片方の路面の摩擦係数が異なる等の原因により、駆動輪に加わるトルクが異なる場合、例えば、左側駆動輪にトルクＴ（＞ＴＣ）が加わる場合を考える。
このとき、作用反作用の関係から
Ｔ＝ＴＳ
であるため、
ＴＳ＞ＴＣ
となり、図１０（ｂ）の共線図に示す剛体レバーはリングギアを中心に反時計回りに回転することになる。この結果、右側駆動輪に伝達されるトルクが減少してしまう。
【００３５】
そこで、各種センサの値に基づいてコントロールユニット８８から油圧制御バルブユニット８７に対し、キャリア８０ｂに図中下向きのトルクＴＤ（＞ＴＳ−ＴＣ）を加えるように油圧を供給する。これにより、剛体レバーを時計回り方向に回転し、トルク配分量を変更することができる。
【００３６】
以上説明したように、駆動力分配装置８５に本発明の液圧モータタイプのダブルピニオン型遊星歯車機構８０を適用することで、構成のコンパクト化を図りつつ左右駆動輪へのトルク配分を自由に設定することが可能となり、安定した走行制御を達成することができる。
【００３７】
更に、上記実施の形態及び実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００３８】
（イ）請求項１または２に記載の液圧モータにおいて、前記隔壁の各ピニオンギア側端面を、ピニオンギアの外周を覆うように厚く構成したことを特徴とする液圧モータ。
【００３９】
この構成によれば、第１圧力室と第２圧力室の差圧をより確実に確保することが可能となり、液圧モータトルクを大きくすることができる。
【００４０】
（ロ）請求項１または上記（ロ）に記載の液圧モータを、一方の駆動輪とキャリアを連携し、他方の駆動輪とサンギアを連携し、駆動源とリングギアを連携した駆動力分配装置に適用したことを特徴とする液圧モータを備えた駆動力分配装置。
【００４１】
この構成によれば、キャリアに対して、任意の回転方向にトルクを付与することが可能となり、小型化を図りつつ左右駆動輪へのトルク配分を自由に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における液圧モータの全体構成を表す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態における液圧モータの断面図である。
【図３】実施の形態の液圧モータの作動状態を表す概略説明図である。
【図４】実施の形態の液圧モータの作動状態を表す概略説明図である。
【図５】第１実施例の操舵装置の全体構成を表す概略図である。
【図６】第１実施例のステアリングバイワイアコントロールユニットの概略構成を表すブロック図である。
【図７】第１実施例の可変ギア機構の構成を表す概略図である。
【図８】第１実施例の可変ギア機構の断面図である。
【図９】第１実施例の可変ギア機構に用いられたダブルピニオン型遊星歯車機構の概略図である。
【図１０】第２実施例の動力分配装置の全体構成を表す概略図である。
【図１１】第２実施例の動力分配装置のトルク配分を表す共線図である。
【符号の説明】
１　　　　ステアリングホイール
２　　　　ステアリングシャフト
３　　　　可変ギア機構
４　　　　バルブ
４ａ，４ｂ　　油路
４ｃ，４ｄ　　分岐油路
５　　　　パワーステアリング機構
５ａ，５ｂ　　パワーシリンダ室
６　　　　オイルポンプ
７　　　　操舵輪
１０　　　　ステアリングバイワイヤコントロールユニット（ＳＢＷＣＵ）
１１　　　　車速センサ
１２　　　　操舵角センサ
１３　　　　舵角センサ
３１　　　　ギア比可変モータ
３１ａ　　　　ウォームギア
３２　　　　サンギア
３３　　　　キャリア
３３ａ，３３ｂ　　ピニオンギア
３４　　　　リングギア
３４ａ　　　　外周側ギア
３５　　　　出力軸
３５ａ　　　　ラック
３５ｂ　　　　ピニオン
８０　　　　ダブルピニオン型遊星歯車機構
８０ａ　　　　リングギア
８０ｂ　　　　キャリア
８０ｃ　　　　サンギア
８１　　　　プロペラシャフト
８１ａ　　　　差動小歯車
８２　　　　右側ドライブシャフト
８３　　　　左側ドライブシャフト
８４　　　　差動大歯車
８５ａ　　　　ケース
８５ｂ　　　　ポンプ駆動ギア
８５　　　　駆動力分配装置
８６　　　　オイルポンプ
８７　　　　油圧制御バルブユニット
８７ａ，８７ｂ　　油路
８８　　　　コントロールユニット
ａ　　　　リングギア
ａ１　　　　第１圧力室
ｂ　　　　キャリア
ｂ１，ｂ２　　ピニオンギア
ｂ３　　　　隔壁
ｂ３１　　　　隔壁側端面
ｃ　　　　サンギア
ｃ１　　　　第２圧力室
ｄ，ｅ　　　　油路
ｄ１，ｅ１　　出力ポート
ｄ２，ｅ２　　入力ポート
ｆ　　　　入力軸
ｇ　　　　出力軸
ｈ　　　　ロータリーシール
ｉ　　　　ケース
【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】
2004092581.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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