(57)【要約】【課題】部品点数を減少して装置を小型、軽量化した高剛性な減速比可変式動力舵取り装置を提供する。【解決手段】ハンドルの回転をステアリングギヤにより減速し、ハンドルに作用する操舵入力をサーボ機構により増幅して操向車輪に伝達する動力舵取り装置において、ハンドルに連結されたハンドル側シャフトと、ステアリングギヤに連結されたギヤ側シャフトとをハウジングに中心軸線上で回転可能に軸承する。両シャフトの対向する軸端部に歯数が僅かに異なる第１および第２サンギヤを一体に設け、第１および第２サンギヤに夫々噛合して一体回転する第１および第２プラネタリギヤが同軸線上に形成された遊星体をハウジングに中心軸線回りに回転可能に支承したキャリアに支承する。キャリアをハウジングに固定されたモータにより回転駆動してハンドル側シャフトとギヤ側シャフトとの回転比を変える。【選択図】  図１
2004224085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルの回転をステアリングギヤにより減速し、且つハンドルに作用する操舵入力をサーボ機構により増幅して操向車輪に伝達する動力舵取り装置において、前記ハンドルに連結されたハンドル側シャフトと、前記ステアリングギヤに連結されたギヤ側シャフトとをハウジングに中心軸線上で回転可能に軸承し、該両シャフトの対向する軸端部に歯数が僅かに異なる第１および第２サンギヤを一体に設け、該第１および第２サンギヤに夫々噛合して一体回転する第１および第２プラネタリギヤが同軸線上に形成された遊星体を前記ハウジングに前記中心軸線回りに回転可能に支承したキャリアに支承し、該キャリアを前記ハウジングに固定されたモータにより回転駆動して前記ハンドル側シャフトと前記ギヤ側シャフトとの回転比を変えることを特徴とする減速比可変式動力舵取り装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ハンドル側シャフトは前記ハンドルに連結されたステアリングシャフトであり、前記ギヤ側シャフトは前記サーボ機構の入力軸であることを特徴とする減速比可変式動力舵取り装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記キャリアを前記第１、第２サンギヤの対向する側面間に配置し、前記遊星体を中央部分で前記キャリアに回転可能に支承し、前記第１及び第２プラネタリギヤを前記キャリアの両側面から夫々突出させて前記第１及び第２サンギヤと噛合させたことを特徴とする減速比可変式動力舵取り装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記モータを前記中心軸線と平行に配置し、該モータの出力軸に回転連結されたピニオンを前記キャリアの外周に設けた大歯車に噛合したことを特徴とする減速比可変式動力舵取り装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記第１および第２プラネタリギヤを同一諸元とし、前記第１および第２サンギヤは少なくとも一方を転位して歯数を異ならせたことを特徴とする減速比可変式動力舵取り装置。
【請求項６】
請求項５において、前記遊星体に前記同一諸元のプラネタリギヤを全幅に渡って連続して形成し、該遊星体の中央部分にカラーを嵌着し、該カラーで前記遊星体を前記キャリアに支承したことを特徴とする減速比可変式動力舵取り装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記遊星体は、前記第１および第２サンギヤに夫々噛合して一体回転する第１および第２プラネタリギヤが同軸線上に一体に形成された遊星本体部と、前記第１および第２サンギヤと夫々噛合し前記遊星本体部に対して前記同軸線上で相対回転するようにバネ部材により付勢された第１および第２バックラッシ除去歯車とを備えたことを特徴とする減速比可変式動力舵取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドルの回転をステアリングギヤにより減速し、且つハンドルに作用する操舵入力をサーボ機構により増幅して操向車輪に伝達する動力舵取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハンドルの切り角が小さいときはステアリングギヤの減速比を小さくしてハンドルの切れをよくし、切り角が大きくなると操作が楽なように減速比を大きくし、又はハンドルの切り角と減速比の関係を上述の関係と逆にすることがある。また、車庫入れ等では減速比をかなり小さくしてハンドルの回し角度を少なくすることが望まれている。これに対応するために、ハンドルの回転をステアリングギヤにより減速し、且つハンドルに作用する操舵入力をサーボ機構により増幅して操向車輪に伝達する動力舵取り装置において、ハンドルに連結されたステアリングシャフトとサーボ弁装置の入力シャフトとの回転比を可変にした減速比可変式動力舵取り装置が特開昭６０−２０９３６２号公報に記載されている。この従来装置では、ステアリングシャフトに第１サンギヤがスプライン結合され、入力シャフトに第１サンギヤと歯数が異なる第２サンギヤがスプライン結合されている。そして、第１および第２サンギヤに夫々噛合して一体に形成された第１および第２プラネタリギヤが支持軸に回転可能に支承され、該支持軸の両端がキャリアに支持されている。該キャリアはステアリングシャフトおよび入力シャフトに回転可能に支承され、外周に刻設されたウォームギヤに噛合するウォームがモータにより回転されてステアリングシャフトと入力シャフトとの回転比が可変にされている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６０−２０９３６２号公報（第２，３頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記減速比可変式動力舵取り装置では、ハンドルに連結されたステアリングシャフトに第１サンギヤがスプライン結合され、サーボ弁装置の入力シャフトに第２サンギヤがスプライン結合され、プラネタリギヤを支承する支承軸が両端をキャリアに支持され、該キャリアがウォームホイールによりモータで回転されるので、部品点数が多くなるとともに、装置が大型化する不具合があった。また、キャリアをステアリングシャフトおよび入力シャフトに支承するので、十分な剛性を得ることができない問題があった。
【０００５】
本発明は、係る従来の不具合を解消するためになされたもので、部品点数を減少して装置を小型、軽量化した高剛性な減速比可変式動力舵取り装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、ハンドルの回転をステアリングギヤにより減速し、且つハンドルに作用する操舵入力をサーボ機構により増幅して操向車輪に伝達する動力舵取り装置において、前記ハンドルに連結されたハンドル側シャフトと、前記ステアリングギヤに連結されたギヤ側シャフトとをハウジングに中心軸線上で回転可能に軸承し、該両シャフトの対向する軸端部に歯数が僅かに異なる第１および第２サンギヤを一体に設け、該第１および第２サンギヤに夫々噛合して一体回転する第１および第２プラネタリギヤが同軸線上に形成された遊星体を前記ハウジングに前記中心軸線回りに回転可能に支承したキャリアに支承し、該キャリアを前記ハウジングに固定されたモータにより回転駆動して前記ハンドル側シャフトと前記ギヤ側シャフトとの回転比を変えることを特徴とする減速比可変式動力舵取り装置。
【０００７】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記ハンドル側シャフトは、前記ハンドルに連結されたステアリングシャフトであり、前記ギヤ側シャフトは前記サーボ機構の入力軸であることである。
【０００８】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、前記キャリアを前記第１、第２サンギヤの対向する側面間に配置し、前記遊星体を中央部分で前記キャリアに回転可能に支承し、前記第１及び第２プラネタリギヤを前記キャリアの両側面から夫々突出させて前記第１及び第２サンギヤと噛合させたことである。
【０００９】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記モータを前記中心軸線と平行に配置し、該モータの出力軸に回転連結されたピニオンを前記キャリアの外周に設けた大歯車に噛合したことである。
【００１０】
請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記第１および第２プラネタリギヤを同一諸元とし、前記第１および第２サンギヤは少なくとも一方を転位して歯数を異ならせたことである。
【００１１】
請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項５において、前記遊星体に前記同一諸元のプラネタリギヤを全幅に渡って連続して形成し、該遊星体の中央部分にカラーを嵌着し、該カラーで前記遊星体を前記キャリアに支承したことである。
【００１２】
請求項７に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記遊星体は、前記第１および第２サンギヤに夫々噛合して一体回転する第１および第２プラネタリギヤが同軸線上に一体に形成された遊星本体部と、前記第１および第２サンギヤと夫々噛合し前記遊星本体部に対して前記同軸線上で相対回転するようにバネ部材により付勢された第１および第２バックラッシ除去歯車とを備えたことである。
【００１３】
【発明の作用・効果】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、ハンドルに連結されたハンドル側シャフトおよびステアリングギヤに連結されたギヤ側シャフトに歯数が僅かに異なる第１および第２サンギヤを一体に設け、第１および第２サンギヤと噛合する第１および第２プラネタリギヤが形成された遊星体を支持するキャリアをハウジングに回転可能に支承しているので、ハンドル側シャフトの回転は、キャリアの回転に応じて遊星歯車機構により変速されてギヤ側シャフトに伝達され、動力舵取り装置としての減速比が変更される。そして、係る減速比可変式動力舵取り装置では、部品点数を減少して装置を小型化するともに、キャリアをハウジングに支承することにより装置の剛性を高くすることができる。
【００１４】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、ハンドル側シャフトはハンドルに連結されたステアリングシャフトであり、ギヤ側シャフトはサーボ機構の入力軸であるので、遊星歯車機構に作用する力が小さく、装置を小型化することができる。
【００１５】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、キャリアは第１、第２サンギヤの対向する側面間に配置されている。遊星体は中央部分でキャリアに回転可能に支承され、キャリアの両側面から夫々突出した第１及び第２プラネタリギヤが第１及び第２サンギヤと噛合している。これにより、装置の軸線方向の長さを短くすることができる。
【００１６】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、モータをハンドル側シャフトなどの中心軸線と平行に配置し、モータの出力軸に回転連結されたピニオンをキャリアの外周に設けた大歯車に噛合しているので、構成を簡単にして小型化することができる。
【００１７】
上記のように構成した請求項５に係る発明においては、第１および第２プラネタリギヤは同一諸元とし、第１および第２サンギヤの少なくとも一方を転位して他方と歯数を異ならせたので、プラネタリギヤを容易に低コストで作成することができる。
【００１８】
上記のように構成した請求項６に係る発明においては、遊星体に同一諸元のプラネタリギヤを全幅に渡って連続して形成し、該遊星体の中央部分にカラーを嵌着し、該カラーでキャリアに支承するので、プラネタリギヤおよびその軸受部を容易に低コストで作成することができる。
【００１９】
上記のように構成した請求項７に係る発明においては、遊星本体部に同軸線上に形成された第１および第２プラネタリギヤが第１および第２サンギヤに夫々噛合し、遊星本体部に対して同軸線上で相対回転するようにバネ部材により付勢された第１および第２バックラッシ除去歯車が第１および第２サンギヤと夫々噛合するので、第１および第２サンギヤと、第１および第２プラネタリギヤとを簡単な構成でバックラッシを除去して夫々噛合させることができる。
【００２０】
【実施の形態】
以下本発明の第１の実施形態に係る減速比可変式動力舵取り装置を図面に基づいて説明する。図１，２において、減速比可変式動力舵取り装置１は、主としてハンドル２の回転が伝達されるハンドル側シャフト３、ハンドル側シャフト３の回転を変速してギヤ側シャフト４に伝達する遊星歯車機構５、ギヤ側シャフト４を入力軸とする油圧サーボ機構６のサーボ弁装置７、サーボ弁装置７に連結されたステアリングギヤとしてのラックピニオン機構８、サーボ弁装置７の作用に応じて油圧が給排され、操向車輪９に連結されたラック軸１０を駆動するシリンダ装置１１から構成されている。
【００２１】
アッパーハウジング１２、ミドルハウジング１３およびロアーハウジング２１がお互いに結合されてハウジングが構成され、アッパーハウジング１２にハンドル側シャフト３が中心軸線Ｏ上で回転可能に軸承され、アッパーハウジング１２とミドルハウジング１３との結合部分に形成されたギヤハウジング１４内に遊星歯車機構５が収納され、ミドルハウジング１３にギヤ側シャフト４が中心軸線Ｏ上で回転可能に軸承されている。サーボ機構の入力軸であるギヤ側シャフト４にはロータリ弁１５が形成されている。ミドルハウジング１３に形成された収納孔１６には、ラックピニオン機構８のピニオン軸１９に回転連結されたスリーブ１７が回転可能に嵌合され、スリーブ１７に形成された弁孔１８にロータリ弁１５が回転可能に嵌合されている。ロータリ弁１５、スリーブ１７等によりサーボ弁装置７が構成され、ロータリ弁１５とスリーブ１７との相対回転に応じてシリンダ装置１１の左右室に夫々連通されたＡ，Ｂポートが、油圧ポンプ４３およびタンク４４に夫々接続されたＰ，Ｔポートに接続されるようになっている。ギヤ側シャフト４およびピニオン軸１９はトーションバー２０の両端部に夫々結合され、ハンドル２に操舵入力が作用されずにギヤ側シャフト４が自由状態のとき、Ｐ，Ｔポートが連通されてＡ，Ｂポートに油圧が生じない中立位置にロータリ弁１５がスリーブ１７に対して相対的に回転位置決めされる。
【００２２】
ピニオン軸１９は、ミドルハウジング１３に固定されたロアーハウジング２１に中心軸線Ｏ上で回転可能に軸承され、ピニオン軸１９に形成されたピニオン２２に噛合するラック２３が刻設されたラック軸１０がロアーハウジング２１に摺動可能に装架されている。図２に示すようにロアーハウジング２１にはシリンダ２４が固定され、シリンダ２４にラック軸１０に固定されたピストン２５が嵌合してシリンダ装置１１が構成されている。ラック軸１０の両突出端にタイロッドを介してナックルアームがボールジョイントにより連結され、ラック軸１０の軸動により操向車輪２６が偏向される。
【００２３】
ハンドル側シャフト３およびギヤ側シャフト４の対向する軸端部には、遊星歯車機構５の歯数が僅かに異なる第１および第２サンギヤ２７，２８が夫々一体に設けられている。第１および第２サンギヤ２７，２８の対向する側面間にはキャリア２９が配置され、キャリア２９は両側面から円筒状に突出した軸受部２９ａでギヤハウジング１４に軸受３０により中心軸線Ｏ回りに回転可能に支承されている。キャリア２９には、単数もしくは複数（例えば円周上３個）の遊星体３１が夫々中央部分で軸受ブッシュ３４により回転可能に支承されている。各遊星体３１のキャリア２９の両側面から突出した両端部には、第１および第２サンギヤ２７，２８に夫々噛合して一体回転する第１および第２プラネタリギヤ３２，３３が同軸線上に一体に形成されている。各遊星体３１の軸方向移動は、第１および第２プラネタリギヤ３２，３３の各外側面がギヤハウジング１４の内壁面に当接して規制される。第１および第２サンギヤ２７，２８、第１および第２プラネタリギヤ３２，３３の歯数は、一例として、２０，２１，２１，２０とした。キャリア２９には両側の軸受３０間の大径部に大歯車３５が形成され、この大歯車３５と噛合する小歯車３６が中心軸線Ｏと平行にギヤハウジング１４に回転可能に軸承されている。ギヤハウジング１４にはモータ３７が中心軸線Ｏと平行に固定され、出力軸３８が小歯車３６に回転連結されている。
【００２４】
次に、上記第１の実施形態の作動について説明する。ハンドル２が回されてハンドル側シャフト３がｎ１回転されると、ギヤ側シャフト４は遊星歯車機構５により変速されてｎ２回転される。このときギヤ側シャフト４とハンドル側シャフト３との回転比ｒ＝ｎ２／ｎ１は、キャリア２９の回転をｎ３とすると、ｎ２／ｎ１＝ｒ＋ｎ３／ｎ１（１−ｒ）となる。ここにおいて、ｒは第１および第２サンギヤ２７，２８、第１および第２プラネタリギヤ３２，３３の歯数をｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４とすると、キャリア２９が静止しているときの回転比ｒ＝ｎ２／ｎ１＝ｚ１・ｚ３／ｚ２・ｚ４である。従って、歯数が上述の例のようである場合、ｒ＝２０・２０／２１・２１＝０．９１となり、キャリア２９がハンドル２と同方向に回転されると、その回転数ｎ３に応じて回転比ｎ２／ｎ１が増大され、ステアリングギヤの減速比を減少する方向に作用し、動力舵取り装置全体としての減速比が小さくなる。キャリア２９がハンドル２と逆方向に回転されると、動力舵取り装置全体としての減速比が大きくなる。
【００２５】
そして、ハンドル２が切られると、図略の電子制御装置は動力舵取り装置全体としての減速比が車両の走行状態に最適な減速比となるように、モータ３７の回転方向、回転数を演算してモータ３７を回転駆動する。ギヤ側シャフト４が遊星歯車機構５により変速されて回転数ｎ２で回転されると、ロータリ弁１５とスリーブ７がトーションバー２０を捩って相対回転され、ポンプ４３から供給された圧油がハンドル２の回転方向に応じてＡまたはＢポートからシリンダ装置１１の左室２４ａまたは右室２４ｂに供給され、ラック軸１０が軸動されて操向車輪２６が偏向される。
【００２６】
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の減速比可変式動力舵取り装置の構成は、第１の実施形態のものと殆ど同じであるので、同じ構成要素に同じ参照番号を付して詳細な説明は省略し、相違点のみ説明する。図３に示すように、遊星歯車機構５の遊星体４０は、同一諸元のプラネタリギヤ４１が全幅に渡って連続して形成され、第１および第２サンギヤ２７，２８の両方あるいは一方を転位させてプラネタリギヤ４１との芯間距離を合せている。遊星体４０の中央部分には、カラー４２が嵌着され、遊星体４０はカラー４２が軸受ブッシュ３４に嵌合してキャリア２９に回転可能に支承されている。プラネタリギヤ４１のキャリア２９の両側面から突出する部分は、第１および第２プラネタリギヤ３２，３３として機能し、第１および第２サンギヤ２７，２８に夫々噛合している。
【００２７】
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の減速比可変式動力舵取り装置の構成も、第１の実施形態のものと殆ど同じであるので、同じ構成要素に同じ参照番号を付して詳細な説明は省略し、相違点のみ説明する。図４に示すように、第３の実施形態の減速比可変式動力舵取り装置は、油圧サーボ機構６のサーボ弁装置７の入力軸４５にハンドル２の回転が伝達され、サーボ弁装置７の出力軸４６の回転が遊星歯車機構５により変速されてラックピニオン機構８のピニオン軸４７に伝達される。出力軸４６、ピニオン軸４７がハンドル側シャフト３、ギヤ側シャフト４として夫々機能する。
【００２８】
アッパーハウジング４８とロアーハウジング４９はボルトにより結合されてハウジングを構成し、アッパーハウジング４８にサーボ弁装置７が収納され、ロアーハウジング４９にラックピニオン機構８が収納されている。アッパーハウジング４８とロアーハウジング４９との結合部分に形成されたギヤハウジング１４内には遊星歯車機構５が収納されている。出力軸４６およびピニオン軸４７の対向する軸端部には、遊星歯車機構５の歯数が僅かに異なる第１および第２サンギヤ２７，２８が夫々一体に設けられている。ギヤハウジング１４には、キャリア５０が両端小径部を軸受５１により中心軸線Ｏ回りに回転可能に支承されている。キャリア５０には、軸受５１間の大径部に大歯車３５が形成され、中径部に第１および第２プラネタリギヤ３２，３３を収納して支承する単数もしくは複数（例えば円周上３個）の保持穴５０ａが設けられ、軸線に穿設された貫通穴５０ｂ内には第１および第２サンギヤ２７，２８が配置されている。
【００２９】
各保持穴５０ａの穴壁には、遊星本体部５４を軸受ブッシュ５５を介して回転可能に支承する支承軸５３が中心軸線Ｏと平行に両端を嵌着され、各遊星本体部５４には第１および第２サンギヤ２７，２８に夫々噛合して一体回転する第１および第２プラネタリギヤ３２，３３が同軸線上に形成されている。各支承軸５３には第１および第２サンギヤ２７，２８と夫々噛合する第１および第２バックラッシ除去歯車５６，５７が遊星本体部５４の両側で軸受ブッシュを介して回転可能に支承されている。バックラッシ除去用の捩じりバネ５８ａ，５８ｂが螺旋部で支承軸５３に嵌挿され、遊星本体部５４の両側面に形成された凹部５４ａ，５４ｂに収納されている。捩りバネ５８ａ，５８ｂは、各一端が遊星本体部５４に軸線方向に貫通して穿設された穴に係入され、各他端が第１および第２バックラッシ除去歯車５６，５７に穿設された留め穴に係入され、第１および第２バックラッシ除去歯車５６，５７を遊星本体部５４に対して支承軸５３上で相対回転するように付勢し、第１および第２サンギヤ２７，２８と第１および第２プラネタリギヤ３２，３３との各噛合におけるバックラッシを除去している。
【００３０】
第３の実施形態において、ハンドル２が回されると、ロータリ弁１５とスリーブ７がトーションバー２０を捩って相対回転され、ポンプ４３から供給された圧油がハンドル２の回転方向に応じてＡまたはＢポートからシリンダ装置１１の左室２４ａまたは右室２４ｂに供給され、ラック軸１０が軸動されて操向車輪２６が偏向される。このとき、出力軸４６の回転数ｎ２は、前述のようにモータ３７の回転数延いてはキャリア５０の回転数ｎ３に応じて遊星歯車機構５により回転数ｎ２に変速されてピニオン軸４７に伝達される。
【００３１】
上記実施の形態では、動力舵取り装置はハンドルの回転によりサーボ弁装置を作動してシリンダ装置に圧油を給排してラック軸を軸動しているが、ハンドルの回転に応じて電気サーボモータを回転駆動し、ねじ機構を介してラック軸を軸動するようにしてもよい。また、ステアリングギヤとしてラックピニオン機構に代えてセクタギヤを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る減速比可変式動力舵取り装置の縦断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図。
【図３】第２の実施形態の縦断面図。
【図４】第３の実施形態の縦断面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿って断面にした図。
【符号の説明】
１…減速比可変式動力舵取り装置、２…ハンドル、３…ハンドル側シャフト、４…ギヤ側シャフト、５…遊星歯車機構、６…油圧サーボ機構、７…サーボ弁装置、８…ラックピニオン機構、９…操向車輪、１０…ラック軸、１１…シリンダ装置、１２，４８…アッパーハウジング、１３…ミドルハウジング、１４…ギヤハウジング、１７…スリーブ、１８…ロータリ弁、１９…ピニオン軸、２０…トーションバー、２１，４９…ロアーハウジング、２２…ピニオン、２３…ラック、２７，２８…第１および第２サンギヤ、２９，５０…キャリア、３１，４０…遊星体、３２，３３…第１および第２プラネタリギヤ、３５…大歯車、３６…小歯車、３７…モータ、４１…プラネタリギヤ、４２…カラー、４３…油圧ポンプ、４５…入力軸、４６…出力軸（ハンドル側シャフト）４７…ピニオン軸（ギヤ側シャフト）、５３…支承軸、５４…遊星本体部、５６，５７…第１および第２バックラッシ除去歯車、５８ａ，５８ｂ…捩りバネ。
【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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