(57)【要約】【課題】  減速機付舵取装置において減速機を円筒形に近い整った形状として車両に搭載し易くし、また操舵時のトルク変動が生じないようにする。【解決手段】  ハンドル軸４１とラックシャフト１１の間に設けられる減速機２０は、減速比を変化させるモータ２２から突出するモータ軸２２ａの外側に設けた中間軸２６を回転伝達機構２５，２８を介してハンドル軸４１により回転駆動し、中間軸と出力軸２７の間に遊星歯車減速機構３０を設けたものとする。遊星歯車減速機構は、モータ軸に固定されたキャリア３１に第１及び第２プラネタリギヤ３３，３４を支持し、中間軸と出力軸にそれぞれ設けた入力及び出力サンギヤ３２，３５に各プラネタリギヤを噛合させたものとする。回転伝達機構は１対のギヤ２５ａ，２５ｂとしてもよいし、１対のプーリ２８ａ，２８ｂをケーブル２８ｃにより連結したものでもよい。【選択図】    図２
2005096578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に操舵ハンドルが設けられたハンドル軸と操向車輪を操向する操舵出力作動部材の間に設けられて作動状態に応じて減速比を変化させることが可能な減速機を備えてなる減速機付舵取装置において、前記減速機は、ケーシングに設けられて同ケーシング内に突出するモータ軸を有するモータと、前記モータ軸と同軸的にその半径方向外側に回転自在に支持された中空の中間軸と、この中間軸を前記ハンドル軸に連結する回転伝達機構と、前記モータ軸と同軸的に回転自在に支持されて前記操舵出力作動部材を作動させる出力軸と、前記中間軸と出力軸の間に設けられた遊星歯車減速機構よりなり、この遊星歯車減速機構は、前記モータ軸に固定されたキャリアと、互いに同軸的に固定されて前記キャリアに前記モータ軸と平行で半径方向に所定距離離れた軸線回りに回転自在に支持された第１及び第２プラネタリギヤと、前記中間軸に同軸的に固定されて前記第１プラネタリギヤと噛合する入力サンギヤと、前記出力軸に同軸的に固定されて前記第２プラネタリギヤと噛合する出力サンギヤよりなり、前記モータ軸を介して前記キャリアを前記モータにより回転させることにより前記減速機の減速比を変化させることを特徴とする減速機付舵取装置。
【請求項２】
請求項１に記載の減速機付舵取装置において、前記回転伝達機構は、前記ハンドル軸に連結されるドライブギヤと、このドライブギヤに噛合され前記中間軸に固定されて前記ハンドル軸の回転を前記中間軸に伝達するドリブンギヤよりなることを特徴とする減速機付舵取装置。
【請求項３】
請求項２に記載の減速機付舵取装置において、前記ドライブ及びドリブンギヤは１組のねじ歯車として、前記モータ軸の回転軸線と前記ハンドル軸に連結されるドライブギヤの回転軸線を前記ドライブ及びドリブンギヤの歯のねじれ角に応じた角度で立体的に交差させて配置したことを特徴とする減速機付舵取装置。
【請求項４】
請求項１に記載の減速機付舵取装置において、前記回転伝達機構は、前記ハンドル軸に連結されるドライブプーリと、前記中間軸に固定されたドリブンプーリと、この両プーリに巻き掛けられて前記ハンドル軸の回転を前記中間軸に伝達するケーブルよりなることを特徴とする減速機付舵取装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の減速機付舵取装置において、前記操舵ハンドルから入力されるハンドルトルクに応じて前記操舵出力作動部材にアシスト力を与える増力機構を備えたことを特徴とする減速機付舵取装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の減速機付舵取装置において、前記入力及び出力サンギヤは前記第１及び第２プラネタリギヤが内側から噛合される内歯ギヤとしたことを特徴とする減速機付舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイロッドなどにより操向車輪を操向する操舵出力作動部材と操舵ハンドルの間に、作動状態に応じて減速比を変化させることが可能な減速機を設けた減速機付舵取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などに使用する舵取装置では、車速やハンドル切り角等の車両の作動状態に応じた適切な操舵を行うために、このような作動状態に応じて操舵ハンドルと操舵出力作動部材の間の減速比を変化させることが要望されている。このような要望に対応する技術としては、例えばラック−ピニオン式の舵取装置において、操舵ハンドルに連結される入力シャフトとピニオンにそれぞれ歯数の異なる入力及び出力サンギヤを結合し、この各サンギヤにそれぞれプラネタリギヤを噛合させるとともに、各プラネタリギヤを同軸に一体結合して共通のギヤキャリアに回転自在に支持し、このギヤキャリアの外周にウォームホイールを形成し、このウォームホイールと噛合するウォームをモータにより回転させて入力シャフトからピニオンへの減速比を変化させるようにしたものがある（特許文献１）。この技術では、出力サンギヤとピニオンの間に、ラックシャフトに設けたパワーシリンダの左右の作動室に給排する作動油を制御するパワーステアリングコントロールバルブを設けて、出力サンギヤとピニオンの間に作用するトルクに応じてラックシャフトにアシスト力を与えるようにしたものがある。
【特許文献１】特開昭６０−２０９３６２号公報（第３頁、第４頁、第１図、第２図）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した特許文献１の技術では、比較的簡単な構造で操舵ハンドルに連結される入力シャフトとピニオンの間の減速比を変化させることができるが、減速比を変化させためのモータは減速機の軸心から離れた一側に軸心と立体的に直交して配置されているので、半径方向一側への部分的な張り出しが大きくなり、このために車両への搭載の自由度が低下するという問題が生じる。また入力シャフトとこれに連結されるハンドル軸は、それぞれの取付上の制限から必ずしも一直線上に配置することができず、ユニバーサルジョイントを介して折り曲げて連結することが少なからずあるが、このユニバーサルジョイントの折り曲げ角度が大きくなると、操舵ハンドル回転時のトルク変動が大きくなるという問題も生じる。本発明はこのような各問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このために、本発明による減速機付舵取装置は、一端に操舵ハンドルが設けられたハンドル軸と操向車輪を操向する操舵出力作動部材の間に設けられて作動状態に応じて減速比を変化させることが可能な減速機を備えてなる減速機付舵取装置において、減速機は、ケーシングに設けられて同ケーシング内に突出するモータ軸を有するモータと、モータ軸と同軸的にその半径方向外側に回転自在に支持された中空の中間軸と、この中間軸をハンドル軸に連結する回転伝達機構と、モータ軸と同軸的に回転自在に支持されて操舵出力作動部材を作動させる出力軸と、中間軸と出力軸の間に設けられた遊星歯車減速機構よりなり、この遊星歯車減速機構は、モータ軸に固定されたキャリアと、互いに同軸的に固定されてキャリアにモータ軸と平行で半径方向に所定距離離れた軸線回りに回転自在に支持された第１及び第２プラネタリギヤと、中間軸に同軸的に固定されて第１プラネタリギヤと噛合する入力サンギヤと、出力軸に同軸的に固定されて第２プラネタリギヤと噛合する出力サンギヤよりなり、モータ軸を介してキャリアをモータにより回転させることにより減速機の減速比を変化させることを特徴とするものである。
【０００５】
前項に記載の減速機付舵取装置は、回転伝達機構を、ハンドル軸に連結されるドライブギヤと、このドライブギヤに噛合され中間軸に固定されてハンドル軸の回転を中間軸に伝達するドリブンギヤよりなるものとすることが好ましい。
【０００６】
前項に記載の減速機付舵取装置は、ドライブ及びドリブンギヤを１組のねじ歯車として、モータ軸の回転軸線とハンドル軸に連結されるドライブギヤの回転軸線をドライブ及びドリブンギヤの歯のねじれ角に応じた角度で立体的に交差させて配置することが好ましい。
【０００７】
請求項１に記載の減速機付舵取装置は、回転伝達機構を、ハンドル軸に連結されるドライブプーリと、中間軸に固定されたドリブンプーリと、この両プーリに巻き掛けられてハンドル軸の回転を中間軸に伝達するケーブルよりなるものとすることが好ましい。
【０００８】
全各項に記載の減速機付舵取装置は、操舵ハンドルから入力されるハンドルトルクに応じて操舵出力作動部材にアシスト力を与える増力機構を備えたものとすることが好ましい。
【０００９】
また全各項に記載の減速機付舵取装置は、入力及び出力サンギヤを第１及び第２プラネタリギヤが内側から噛合される内歯ギヤとすることが好ましい。
を特徴とする減速機付舵取装置。
【発明の効果】
【００１０】
上述のように、本発明の減速機付舵取装置によれば、操舵ハンドルが設けられたハンドル軸と操向車輪を操向する操舵出力作動部材の間に設けられた減速機の減速比を変化させるモータはそのモータ軸が遊星歯車減速機構の中間軸及び出力軸と同軸的に配置され、減速機はその出力軸から半径方向一側に部分的に張り出す部分がなくなるので、車両への搭載が容易になる。
【００１１】
回転伝達機構を、ハンドル軸に連結されるドライブギヤと、このドライブギヤに噛合され中間軸に固定されてハンドル軸の回転を中間軸に伝達するドリブンギヤよりなるものとした請求項２の発明によれば、請求項１と同様の効果が得られる。
【００１２】
ドライブ及びドリブンギヤを１組のねじ歯車として、モータ軸の回転軸線とハンドル軸に連結されるドライブギヤの回転軸線をドライブ及びドリブンギヤの歯のねじれ角に応じた角度で立体的に交差させて配置した請求項３の発明によれば、請求項１に記載の効果に加えて、各部品の取付上の都合によりハンドル軸に連結されるドライブギヤの回転軸線と中間軸の回転軸線の間の立体的な交差角が大きくなった場合でも、１対のねじ歯車は各歯車の回転速度比が常に一定であるので、操舵ハンドル回転時のトルク変動が生じることはなくなる。
【００１３】
回転伝達機構を、ハンドル軸に連結されるドライブプーリと、中間軸に固定されたドリブンプーリと、この両プーリに巻き掛けられてハンドル軸の回転を中間軸に伝達するケーブルよりなるものとした請求項４の発明によれば、請求項１に記載の効果に加えて、各部品の取付上の都合によりハンドル軸に連結されるドライブギヤの回転軸線と中間軸の回転軸線の間の立体的な交差角が大きくなった場合でも、ケーブルにより回転が伝達される１対のプーリは各プーリの回転速度比が常に一定であるので、操舵ハンドル回転時のトルク変動が生じることはなくなる。
【００１４】
操舵ハンドルから入力されるハンドルトルクに応じて操舵出力作動部材にアシスト力を与える増力機構を備えた請求項５の発明によれば、操舵に要するハンドルトルクが小さくなるので、軽快な操舵を行うことができる。
【００１５】
また入力及び出力サンギヤを第１及び第２プラネタリギヤが内側から噛合される内歯ギヤとした請求項３の発明によれば、遊星歯車減速機構の減速比を大きくすることができるので、モータを小形化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
先ず、図１及び図２により、本発明による減速機付舵取装置を実施するための最良の形態の説明をする。この実施形態の減速機付舵取装置は、図１に示すように、細長い筒状のハウジング１０に、軸線方向の一部に長手方向に沿ってラック１２が形成されたラックシャフト（操舵出力作動部材）１１が軸線方向移動可能に支持され、ラックシャフト１１の両端はそれぞれタイロッド１４を介して左右の前輪（操向車輪）１５に連結されている。またハウジング１０の一側に取り付けられた減速機２０は、一端に操舵ハンドル４０が設けられたハンドル軸４１の回転を減速して出力軸２７に伝達するものであり、ラックシャフト１１と斜めに交差する出力軸２７の先端部にはラック１２と噛合するピニオン１３が同軸的に固定されている。
【００１７】
ハウジング１０内には、筒状のモータシャフト１７がラックシャフト１１と同軸的に回転自在に支持され、ラックシャフト１１とモータシャフト１７は、ラックシャフト１１に形成された雄ねじ部１８ｂと、モータシャフト１７に固定されてボール（図示省略）を介して雄ねじ部１８ｂとねじ係合されたナット１８ａからなるボールねじ１８により連結されている。モータシャフト１７に設けられたブラシレスＤＣモータ（電動機）１９は、操舵ハンドル４０から入力されるハンドルトルク（例えばハンドル軸４１または出力軸２７に作用するトルク）にもとづいて作動する制御装置（図示省略）により制御されてモータシャフト１７を回転させ、ボールねじ１８を介してラックシャフト１１に軸線方向のアシスト力を与えるものである。このモータシャフト１７とボールねじ１８と電動機１９がラックシャフト１１にアシスト力を与える電動式の増力機構１６を構成する。
【００１８】
減速機２０は、図２に示すように、ハウジング１０と一体的に固定されたケーシング２１を有している。減速機２０の減速比を制御するモータ２２はブラシレスＤＣモータであり、この実施形態では同軸的に突出するモータ軸２２ａがハンドル軸４１と平行となるようにケーシング２１に取り付けられ、またピニオン１３が設けられる出力軸２７は、モータ軸２２ａと同軸的に回転自在にケーシング２１に支持されて、後方に突出している。モータ軸２２ａの半径方向外側には中空の中間軸２６が同軸的に回転自在に支持され、この中間軸２６の一端に同軸的に固定されたドリブンギヤ２５ｂは、ケーシング２１に回転自在に支持された入力軸２３の一端に同軸的に固定されたドライブギヤ２５ａと噛合されている。入力軸２３はモータ軸２２ａと平行に配置されて、軸継手４５を介してハンドル軸４１に連結されている。このドライブギヤ２５ａとドリブンギヤ２５ｂは、中間軸２６をハンドル軸４１に連結する回転伝達機構２５を構成している。中間軸２６及びモータ軸２２ａと出力軸２７の間には、これらと同軸的に遊星歯車減速機構３０が設けられている。
【００１９】
遊星歯車減速機構３０は、モータ軸２２ａに固定されたキャリア３１を有しており、互いに同軸的に固定された複数組（例えば３組）の第１及び第２プラネタリギヤ３３，３４は、モータ軸２２ａの中心軸線と平行で半径方向に所定距離離れた軸線回りに回転自在にキャリア３１に支持されている。各第１プラネタリギヤ３３は中間軸２６に同軸的に固定された入力サンギヤ３２に噛合され、各第２プラネタリギヤ３４は出力軸２７に同軸的に固定された出力サンギヤ３５に噛合されている。入力サンギヤ３２に対する第１プラネタリギヤ３３の歯数比と出力サンギヤ３５に対する第２プラネタリギヤ３４の歯数比により、キャリア３１が停止されている状態では、中間軸２６の回転速度はこの歯数比に応じた一定の変速比で増減速されて出力軸２７に伝達される。またモータ２２によりキャリア３１を回転させれば、その回転方向が入力軸２３の回転方向と同一ならば変速比は増大し逆ならば変速比は減少し、キャリア３１の回転速度が大きければ変速比の変化は増大される。
【００２０】
次に上述した実施形態の作動の説明をする。モータ２２及びキャリア３１を停止させた状態では、操舵ハンドル４０を回転すれば、ハンドル軸４１、入力軸２３、ドライブギヤ２５ａ、及びドリブンギヤ２５ｂを介して中間軸２６が回転され、この中間軸２６の回転は前述したギヤ歯数の組合せに応じて一定の変速比で増速または減速されて出力軸２７に伝達され、出力軸２７とともに回転するピニオン１３がラック１２を介してラックシャフト１１を軸線方向に移動させ、両端のタイロッド１４を介して左右の前輪１５を操向する。この場合の操舵ハンドル４０の回転角に対する前輪１５の操向角の特性は実質的に一定の直線形である。次に車速やハンドル切り角等の車両の作動状態に応じてモータ２２を作動させてキャリア３１の回転速度を変化させれば、その回転速度に応じて操舵ハンドル４０の回転角に対する前輪１５の操向角の特性は変化して、車両の作動状態に応じた適切なものとすることができる。
【００２１】
またハンドル軸４１または出力軸２７などにはそれらの軸に作用するハンドルトルクを検出するトルクセンサ（図示省略）が設けられ、増力機構１６の電動機１９はこのトルクセンサからの出力にもとづいて作動される制御装置からの出力により制御されて、ラックシャフト１１に軸線方向のアシスト力を与える。これにより操舵に要するハンドルトルクが小さくなるので、操舵は軽快なものとなる。
【００２２】
上述した実施形態によれば、操舵ハンドル４０のハンドル軸４１と操向車輪１５を操向する操舵出力作動部材１１の間に設けられた減速機２０の減速比を変化させるモータ２２は遊星歯車減速機構３０の中間軸２６及び出力軸２７と同軸的に配置され、減速機２０は出力軸２７から半径方向一側に部分的に張り出す部分がなくなり、円筒形に近い整った形状となるので、車両への搭載は容易になる。
【００２３】
上述した実施形態では、ドライブ及びドリブンギヤ２５ａ，２５ｂは平歯車またははすば歯車として入力軸２３をモータ軸２２ａと平行に配置しているが、本発明はドライブ及びドリブンギヤ２５ａ，２５ｂを１組のねじ歯車として、モータ軸２２ａとハンドル軸４１をドライブ及びドリブンギヤ２５ａ，２５ｂの歯のねじれ角に応じた角度で立体的に交差させて配置するようにしてもよい。このようにすれば各部品の取付上の都合により中間軸２６とハンドル軸４１の間に立体的な交差角が生じた場合でも入力軸２３とハンドル軸４１を単純な軸継手４５により連結することができ、またこの交差角が大きくなった場合でも、１対のねじ歯車は各歯車の回転速度比が常に一定であるので、操舵ハンドル回転時にトルク変動が生じることはなくなる。
【００２４】
次に図３に示す第２の実施形態の説明をする。この第２の実施形態は、減速機２０Ａの遊星歯車減速機構３０Ａの入力及び及び出力サンギヤ３２Ａ，３５Ａを内歯ギヤとし、第１及び第２プラネタリギヤ３３，３４は内側から入力及び及び出力サンギヤ３２Ａ，３５Ａに噛合させた点が前述した実施形態と異なるのみである。この第２の実施形態によれば、入力及び及び出力サンギヤ３２Ａ，３５Ａの最大径が大きくなるので減速機２０Ａのケーシング２１Ａが多少大きくなるが、遊星歯車減速機構３０Ａの減速比を大きくすることができるので、前述した実施形態で述べた各効果に加えて、モータ２２Ａを小形化することができる。従って車両搭載の条件や仕様によっては、この第２の実施形態の方が使用に適したものとなる。
【００２５】
この第２の実施形態も、ドライブ及びドリブンギヤ２５ａ，２５ｂを１組のねじ歯車として、モータ軸２２ａとハンドル軸４１をドライブ及びドリブンギヤ２５ａ，２５ｂの歯のねじれ角に応じた角度で立体的に交差させて配置するようにしてもよい。そのようにすれば、前述した実施形態と同様、中間軸２６とこれに連結されるハンドル軸４１の間に立体的な交差角が生じた場合でも入力軸２３とハンドル軸４１を単純な軸継手４５により連結することができ、またこの交差角が大きくなった場合でも、操舵ハンドル回転時にトルク変動が生じることはなくなる。
【００２６】
次に図４に示す第３の実施形態の説明をする。この第３の実施形態は、中間軸２６をハンドル軸４１に連結する回転伝達機構２８を１対のギヤ２５ａ，２５ｂにより構成する代わりに、１対のプーリ２８ａ，２８ｂとケーブル２８ｃにより構成した点が第１の実施形態と異なるだけである。この第３の実施形態では、回転伝達機構２８のドライブプーリ２８ａは減速機２０とは別個に支持されたハンドル軸４１の後端に同軸的に固定され、ドリブンプーリ２８ｂは中間軸２６の前端に同軸的に固定され、ケーブル２８ｃはこの両プーリ２８ａ，２８ｂに巻き掛けられてハンドル軸４１の回転を中間軸２６に伝達するようになっている。ケーブル２８ｃは可撓索のみからなるものでもよいし、可撓索の外側に案内チューブを設けたものでもよい。その他の構造は第１の実施形態と実質的に同一であるので詳細な説明は省略する。
【００２７】
この第３の実施形態では、操舵ハンドル４０を回転すれば、ハンドル軸４１、ドライブプーリ２８ａ、ケーブル２８ｃ及びドリブンプーリ２８ｂを介して中間軸２６が回転され、第１の実施形態の場合と同様遊星歯車減速機構３０により減速され、ラックシャフト１１及びタイロッド１４を介して左右の前輪１５は操向され、操舵ハンドル４０の回転角に対する前輪１５の操向角の特性は変化して、車両の作動状態に応じた適切なものとすることができる。また減速機２０の減速比を変化させるモータ２２は遊星歯車減速機構３０の中間軸２６及び出力軸２７と同軸的に配置され、減速機２０は出力軸２７から半径方向一側に部分的に張り出す部分がなくなり、円筒形に近い整った形状となるので、車両への搭載は容易になる。
【００２８】
またドライブプーリ２８ａとドリブンプーリ２８ｂの間での回転の伝達は、この両プーリ２８ａ，２８ｂに巻き掛けられたケーブル２８ｃにより行われるので、中間軸２６とハンドル軸４１の交差角度が大きくなった場合でも、この両軸２６，４１の間の回転速度比は常に一定になる。従って第１の実施形態の場合と同様、この両軸２６，４１の間の交差角度が大きくなった場合でも、操舵ハンドル回転時にトルク変動が生じることはなくなる。
【００２９】
上述した各実施形態では、本発明を電動式の動力舵取装置に適用した例につき説明したが、本発明は例えば特許文献１に示すような油圧式の動力舵取装置に適用することもできるし、また増力機構を備えていない舵取装置に適用することもできる。
【００３０】
上述した各実施形態では、遊星歯車減速機構３０を備えた減速機２０はラックシャフト１１を設けたギヤボックスに一体的に設けた例につき説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、減速機２０をギヤボックスから分離し、減速機２０の出力軸とギヤボックスの出力軸をカップリングなどで結合するような構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による減速機付舵取装置の最良の実施形態の全体構造を示す説明図である。
【図２】図１に示す実施形態の減速機及びその周辺の構造を示す説明図である。
【図３】本発明による減速機付舵取装置の第２の実施形態の図２に相当する説明図である。
【図４】本発明による減速機付舵取装置の第３の実施形態の図１に相当する説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１１…操舵出力作動部材（ラックシャフト）、１５…操向車輪（前輪）、１６…増力機構、２０，２０Ａ…減速機、２１，２１Ａ…ケーシング、２２…モータ、２２ａ…モータ軸、２５…回転伝達機構、２５ａ…ドライブギヤ、２５ｂ…ドリブンギヤ、２６…中間軸、２７…出力軸、２８…回転伝達機構、２８ａ…ドライブプーリ、２８ｂ…ドリブンプーリ、２８ｃ…ケーブル、３０，３０Ａ…遊星歯車減速機構、３１…キャリア、３２，３２Ａ…入力サンギヤ、３３…第１プラネタリギヤ、３４…第２プラネタリギヤ、３５，３５Ａ…出力サンギヤ、４０…操舵ハンドル、４１…ハンドル軸。
【図１】
2005096578.tif 000003
【図２】
2005096578.tif 000004
【図３】
2005096578.tif 000005
【図４】
2005096578.tif 000006