(57)【要約】【課題】  サーボ弁装置から排出される低圧の作動油を遊星歯車室に循環させるようにし、遊星歯車機構を油漬けにして潤滑性を良好にし、減速比可変式動力舵取装置の耐久性を向上する。【解決手段】  ハンドルに作用する操舵力を油圧サーボ弁装置により増幅して操向車輪に伝達する。ハンドル側シャフトの回転はモータにより回転制御される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ステアリングギヤに伝達され、動力舵取装置としての減速比が変更される。サーボ弁装置が収納される弁収納孔と遊星歯車機構が収納される遊星歯車室とをハウジングに隣接して形成し、サーボ弁装置からの作動油を排出するリターンポートを前記遊星歯車室に開口し、遊星歯車機構をサーボ弁装置から遊星歯車室を循環する作動油で潤滑するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルに作用する操舵力を油圧サーボ弁装置により増幅して操向車輪に伝達する動力舵取装置にして、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、これら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サンギヤを設け、これら第１および第２サンギヤにそれぞれ噛合して一体回転する第１および第２プラネタリギヤを支承するキャリアを前記中心軸線回りに回転可能に支承して遊星歯車機構を構成し、このキャリアをモータにより回転駆動して減速比を変える減速比可変式動力舵取装置において、前記サーボ弁装置が収納される弁収納孔と前記遊星歯車機構が収納される遊星歯車室とを前記ハウジングに隣接して形成し、前記サーボ弁装置に作動油を供給するプレッシャポートを前記弁収納孔に開口し、前記サーボ弁装置からの作動油を排出するリターンポートを前記遊星歯車室に開口し、前記サーボ弁装置から前記遊星歯車室を循環する作動油で前記遊星歯車機構を潤滑することを特徴とする減速比可変式動力舵取装置。
【請求項２】
請求項１において、前記サーボ弁装置から排出された作動油を、前記ハンドル側シャフトに形成した連通路を介して前記遊星歯車室に導入するようにしてなる減速比可変式動力舵取装置。
【請求項３】
請求項１において、前記ハンドル側シャフトを前記サーボ弁装置を介して前記ハンドルに連結し、前記ハウジングに形成されたステアリングギヤを収納するギヤ室と前記遊星歯車室との間をシール部材により液密的にシールしてなる減速比可変式動力舵取装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記モータの出力軸に連結され前記キャリアに回転を伝達する駆動軸の両端を前記ハウジングに前駆遊星歯車室内で軸承し、前記遊星歯車室内と前記モータとの間をシール部材により液密的にシールしたしたことを特徴とする減速比可変式動力舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンドルに作用する操舵入力を油圧サーボ弁装置により増幅して操向車輪に伝達する動力舵取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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することがある。また、ハンドルの切り角と減速比の関係を上述の関係と逆にしてハンドルの切り角が小さいときにステアリングギヤの減速比を大きくしてハンドルの中立安定性をよくすることがある。さらに、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。
【０００３】
これらに対応するために、従来、ハンドルに作用する操舵入力を油圧サーボ弁装置により増幅して操向車輪に伝達する動力舵取装置において、ハンドルに連結されたハンドル側シャフトとサーボ弁装置の入力軸との回転比を可変にした減速比可変式動力舵取装置が特開昭６０−２０９３６２号公報に記載されている。
【０００４】
この従来装置では、ハンドル側シャフトおよびサーボ弁装置の入力軸であるギヤ側シャフトがハウジングに軸受により軸承され、ハンドル側シャフトはギヤ側シャフトの軸穴にピン止めされたトーションバーにより芯だしされてこれに同軸に支承されている。ハンドル側シャフトには第１サンギヤがスプライン結合され、ギヤ側シャフトには第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。
【０００５】
そして、第１および第２サンギヤにそれぞれ噛合する第１および第２プラネタリギヤを形成した遊星体が支持軸に回転可能に支承され、この支持軸の両端がキャリアに支持されている。キャリアはハンドル側シャフトおよびギヤ側シャフトに回転可能に支承され、キャリア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ることにより、ハンドル側シャフトとギヤ側シャフトとの回転比が遊星歯車機構により変えられるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−２０９３６２号公報（第２，３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した従来の減速比可変式動力舵取装置では、サーボ弁装置を収納する弁収納孔と遊星歯車機構が収納される遊星歯車室との間をシール部材により液密的にシールし、遊星歯車機構の潤滑をグリースで行っていた。しかしながら、グリースによる潤滑ではギヤ歯面、ギヤ軸受部の潤滑が不十分になり、耐久性に問題が生じることがある。また、シール部材およびその嵌合孔の加工に費用を要し、かつシール部材の分だけ装置の長手寸法が長くなる。
【０００８】
本発明は、上記した従来の不具合を解消するためになされたもので、サーボ弁装置で使用した低圧の作動油を遊星歯車室に循環させることにより、遊星歯車機構を油漬けにして潤滑性を良好にし、減速比可変式動力舵取装置の耐久性を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、ハンドルに作用する操舵力を油圧サーボ弁装置により増幅して操向車輪に伝達する動力舵取装置にして、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、これら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サンギヤを設け、これら第１および第２サンギヤにそれぞれ噛合して一体回転する第１および第２プラネタリギヤを支承するキャリアを前記中心軸線回りに回転可能に支承して遊星歯車機構を構成し、このキャリアをモータにより回転駆動して減速比を変える減速比可変式動力舵取装置において、前記サーボ弁装置が収納される弁収納孔と前記遊星歯車機構が収納される遊星歯車室とを前記ハウジングに隣接して形成し、前記サーボ弁装置に作動油を供給するプレッシャポートを前記弁収納孔に開口し、前記サーボ弁装置からの作動油を排出するリターンポートを前記遊星歯車室に開口し、前記遊星歯車機構を前記サーボ弁装置から前記遊星歯車室を循環する作動油で潤滑することである。
【００１０】
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、前記サーボ弁装置から排出された作動油を、前記ハンドル側シャフトに形成した連通路を介して前記遊星歯車室に導入するようにしたことである。
【００１１】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、ハンドル側シャフトを前記サーボ弁装置を介して前記ハンドルに連結し、前記ハウジングに形成されたステアリングギヤを収納するギヤ室と前記遊星歯車室との間をシール部材により液密的にシールしたことである。
【００１２】
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、前記モータの出力軸に連結され前記キャリアに回転を伝達する駆動軸の両端を前記ハウジングに前駆遊星歯車室内で軸承し、前記遊星歯車室内と前記モータとの間をシール部材により液密的にシールしたしたことある。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、ハンドルに作用する操舵力はサーボ弁装置により増幅されて操向車輪に伝達される。ハンドルに連結されたハンドル側シャフトの回転はモータにより回転制御される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ステアリングギヤに伝達され、動力舵取装置としての減速比が変更される。油圧サーボ弁装置からの排出油は遊星歯車機構が収納された遊星歯車室を循環してリターンポートから排出されるため、遊星歯車機構を油漬けにし、ギヤ歯面、ギヤ軸受部の潤滑を確実に行うことができ、摩擦、磨耗を低減して耐久性を向上することができる。さらに、遊星歯車機構を油漬けにすることにより、歯車の噛み合い騒音を低減することができる。
【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、油圧サーボ弁装置からの排出油がハンドル側シャフトに形成した連通路より遊星歯車室を介してリターンポートより排出するようにしたので、油圧サーボ弁装置からの排出油を遊星歯車室に的確に導入することができる。
【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、ハンドル側シャフトをサーボ弁装置を介してハンドルに連結し、サーボ弁装置から作動油が流入する遊星歯車室とステアリングギヤを収納するギヤ室との間をシール部材により液密的にシールしたので、作動油とステアリングギヤを潤滑するグリースとが混ざることがない。
【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、モータの出力軸に連結されてキャリアに回転を伝達する駆動軸の両端をハウジングに遊星歯車室内で軸承し、遊星歯車室とモータとの間をシールしたので、油圧サーボ弁から遊星歯車室に流入した作動油がモータ側に流出することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図１、図２に基づいて説明する。本発明の実施例に係る減速比可変式動力舵取装置１は、油圧サーボ弁装置３の入力軸４にハンドルの回転が伝達され、サーボ弁装置３の出力軸の回転が遊星歯車機構６により変速されてラックピニオン機構７のピニオン軸１３に伝達される。これにより、ハンドルに作用する操舵力がサーボ弁装置３により増幅されてステアリングギヤであるラックピニオン機構７を介し操向車輪８に伝達される。
【００１８】
ハウジングを構成するアッパーハウジング９とロアーハウジング１０はボルトにより結合されている。アッパーハウジング９には弁収納孔９ａが形成され、この弁収納孔９ａにサーボ弁装置３が収納されている。サーボ弁装置３の出力軸であるハンドル側シャフト１１は、アッパーハウジング９の弁収納孔９ａのロアーハウジング１０側開口端部に軸受１２により中心軸線Ｏ回りに回転可能に軸承されている。
【００１９】
ロアーハウジング１０にはギア室１０ａが形成され、このギヤ室１０ａにステアリングギヤであるラックピニオン機構７が収納されている。ラックピニオン機構７のピニオン軸であるギヤ側シャフト１３は、軸受１４，１５によりロアーハウジング１０に中心軸線Ｏ回りに回転可能に軸承されている。
【００２０】
サーボ弁装置３の入力軸４にはロータリ弁１８が形成されている。アッパーハウジング９に形成された弁収納孔９ａには、ハンドル側シャフト１１に回転連結されたスリーブ２０が中心軸線Ｏ回りに回転可能に嵌合され、スリーブ２０に形成された弁孔２１にロータリ弁１８が中心軸線Ｏ回りに回転可能に嵌合されている。ロータリ弁１８、スリーブ２０等によりサーボ弁装置３が構成されている。
【００２１】
ロータリ弁１８とスリーブ２０との相対回転に応じてシリンダ装置３０の左右室２８ａ、２８ｂにそれぞれ連通されたシリンダポートＳＡ，ＳＢが、油圧ポンプおよびタンクにそれぞれ接続されたプレッシャポートＰ，リターンポートＴに接続されるようになっている。入力軸４およびハンドル側シャフト１１はトーションバー２４の両端部にそれぞれ結合されている。ハンドルに操舵入力が作用されずに入力軸４が自由状態のとき、プレッシャポートＰ，リターンポートＴが互いに連通され、シリンダポートＳＡ，ＳＢに油圧が生じない中立位置にロータリ弁１８がスリーブ２０に対して相対的に回転位置決めされる。
【００２２】
ここで、プレッシャポートポートＰおよびシリンダポートＳＡ，ＳＢは、弁収納穴９ａに開口され、リターンポートＴは後述する遊星歯車室に開口されている。入力軸４には、トーションバー２４を挿通する貫通穴４ａが穿設され、この貫通穴４ａとトーションバー２４との間に形成された軸方向の空間部４ｂはサーボ弁装置３から排出された作動油が流通する排出通路を構成する。
【００２３】
ロアーハウジング１０のアッパーハウジング９側には、サーボ弁装置３を収納した弁収納孔９ａに隣接して遊星歯車室１０ｂが形成され、この遊星歯車室１０ｂに後述する構成の遊星歯車機構６が収納されている。遊星歯車室１０ｂは、ハンドル側シャフト１１に形成した複数の連通穴１１ａを介して前記入力軸４内に形成した軸方向の空間部４ｂに連通されている。遊星歯車室１０ｂの上端部には、タンクに通ずるリターンポートＴが開口されている。これにより、サーボ弁装置３から排出された低圧の作動油が入力軸４内の空間部４ｂ、ハンドル側シャフト１１の連通穴１１ａおよび遊星歯車室１０ｂ内を循環してリターンポートＴより排出されるようになり、遊星歯車室１０ｂはサーボ弁装置３からの排出油で満たされ、遊星歯車機構６が油漬けにされる。
【００２４】
一方、前記ギヤ室１０ａに収納されたラックピニオン機構７は、グリースによって潤滑されるようになっている。前記遊星歯車室１０ｂに満たされた作動油がギヤ室１０ａに流入するのを防止するために、遊星歯車室１０ｂとギヤ室１０ａとの間はシール部材１７により液密的にシールされている。
【００２５】
ハンドル側シャフト１１は、遊星歯車室１０ｂに延在し、軸端に小径部１１ｂが突出されている。ギヤ側シャフト１３のハンドル側シャフト１１と対抗する軸端には軸受穴１３ａが穿設され、この軸受穴１３ａに小径部１１ｂがニードル軸受１６により回転可能に支承されている。このように、ハンドル側シャフト１１およびギヤ側シャフト１３の対向する軸端部は半径方向荷重を支承する軸受１６を介在して中心軸線Ｏ回りに高い同心性を確保して高剛性で相対回転可能に嵌合されている。
【００２６】
ギヤ側シャフト１３の軸端部には摺動穴１３ｂが軸受穴１３ａに連続して穿設され、摺動穴１３ｂに摩擦体４５が摺動可能に嵌合され、この摩擦体４５が圧縮スプリング４６のばね力によりハンドル側シャフト１１の小径部１１ａの端面に押圧されている。これにより、ハンドル側シャフト１１とギヤ側シャフト１３との間の相対回転に対して抵抗を付与する。
【００２７】
ロアーハウジング１０の遊星歯車室１０ｂには、遊星歯車機構６と中心軸線Ｏ上で並設して、モータ５１により回転駆動されるキャリア回動機構５０が収納されている。ハンドル側シャフト１１およびギヤ側シャフト１３の対向する軸端部には、歯数が僅かに異なる第１および第２サンギヤ３４，３５がそれぞれ一体に設けられている。ハンドル側シャフト１１およびギヤ側シャフト１３にはプレート３６ａ，３６ｂが遊嵌され、プレート３６ａ，３６ｂには円周上略等角度間隔に配置された複数個（例えば３個）の遊星体３７が、プレート３６ａ，３６ｂに両端を支持された支承軸３８によりブッシュ３９を介してそれぞれ回転可能に支承されている。
【００２８】
各遊星体３７には第１および第２サンギヤ３４，３５にそれぞれ噛合して一体回転する第１および第２プラネタリギヤ４０，４１が同一軸線上に一体に形成されている。プレート３６ａ，３６ｂ、支承軸３８等により第１および第２プラネタリギヤ４０，４１を支承するキャリア３６が構成されている。第１および第２サンギヤ３４，３５、第１および第２プラネタリギヤ４０，４１の歯数は、一例として、２０，２１，２１，２０とした。上記した第１および第２サンギヤ３４，３５、第１および第２プラネタリギヤ４０，４１、およびキャリア３６等によって遊星歯車機構６が構成されている。
【００２９】
前記キャリア回動機構５０は、遊星歯車機構６に隣接して遊星歯車室１０ｂ内に設けられ、ロアーハウジング１０に装架したモータ５１の回転力を前記キャリア３６に伝達し、このキャリア３６を回転駆動するように構成されている。キャリア回動機構５０は、ウォーム軸４８とウォームホイール４３とからなるウォーム機構を主たる構成要素としている。ウォーム軸４８は、両端を軸受５２、５３によりロアーハウジング１０に中心軸線Ｏと直角な軸線回りに回転可能に軸承され、モータ５１の出力軸に回転連結されている。モータ５１の出力軸とロアーハウジング１０との間にはシール部材５４が装着され、このシール部材５４によって遊星歯車室１０ｂとモータ５１をシールしている。
【００３０】
ウォームホイール４３は、ウォーム軸４８に設けられたウォーム４４と噛合している。ウォームホイール４３は、樹脂製のもので、金属スリーブ３３の外周面に一体成形され、金属スリーブ３３がキャリア３６と並んでギヤ側シャフト１３に軸受４２により中心軸線Ｏ回りに回転可能に支承されている。
【００３１】
金属スリーブ３３の一端に突出された円筒部には断面矩形状のスプライン突起３３ａが形成されている。このスプライン突起３３ａは、前記キャリア３６のプレート３６ｂの内周面に形成したスプライン溝に嵌合され、これらスプライン嵌合部を介して金属スリーブ３３の回転力をキャリア３６に伝達するように構成されている。
【００３２】
さらに、ばね部材としてのウエーブワッシャ３２がキャリア３６と金属スリーブ３３との間に設けられ、キャリア３６を金属スリーブ３３から遠ざける方向に付勢し、キャリア３６の軸方向位置を確定している。
【００３３】
ギヤ側シャフト１３には軸受１４，１５間でピニオン２５が形成され、ピニオン２５に噛合するラック２６が刻設されたラック軸２７がロアーハウジング１０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１０にはシリンダチューブ２８が固定され、シリンダチューブ２８にラック軸２７に固定されたピストン２９が左右のシリンダ室２８ａ、２８ｂを区画するように嵌合してシリンダ装置３０を構成している。ラック軸２７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２７の軸動により操向車輪８が偏向される。
【００３４】
次に、上記構成の実施例の作動について説明する。ハンドルが回されると、ロータリ弁１８とスリーブ２０がトーションバー２４を捩って相対回転され、プレッシャポートＰから供給された圧油がハンドルの回転方向に応じてシリンダポートＳＡまたはＳＢからシリンダ装置３０のシリンダ左室２８ａまたは右室２８ｂに供給され、ラック軸２７が軸動されて操向車輪８が偏向される。
【００３５】
このとき、モータ５１の回転が停止されていると、ウォーム機構の非可逆回転作用により、ウォームホイール４３と一体回転するキャリア３６が回転しないように固定保持される。従って、入力側の第１サンギヤ３４または出力側の第２サンギヤ３５が回転しても、第１および第２プラネタリギヤ４０，４１は自転のみし、このため、操舵減速比は所定の値に維持される。
【００３６】
一方、モータ５１の回転によりウォーム機構を介してキャリア３６が回転されると、ギヤ側シャフト１３はキャリア３６の回転に応じて遊星歯車機構６により変速されて回転される。このとき、キャリア３６がハンドルと同方向に回転されると、その回転数に応じてギヤ側シャフト１３とハンドル側シャフト１１との回転比が増大され、操舵減速比を減少する方向に作用し、動力舵取装置全体としての減速比が小さくなる。逆に、キャリア３６がハンドルと反対方向に回転されると、動力舵取装置全体としての減速比が大きくなる。
【００３７】
従って、ハンドルが切られるのに連動して、図略の電子制御装置により動力舵取装置全体としての減速比を車両の走行状態に最適な値となるように、モータ５１の回転方向、回転数を演算してモータ５１を回転駆動すると、このモータ５１の回転は、ウォーム軸４８に伝達され、ウォーム４４がウォームホイール４３を回転する。ウォームホイール４３は、遊星歯車機構６のキャリア３６を回転させ、操舵減速比を車両の走行状態に最適な値に制御する。
【００３８】
ところで、油圧ポンプよりプレッシャポートＰを介してサーボ弁装置３に供給された作動油は、ハンドルの切り方向に応じてシリンダ装置３０の一方のシリンダ室に供給され、他方のシリンダ室から排出された作動油は、サーボ弁装置３より入力軸４内の空間部４ｂに排出され、さらに、ハンドル側シャフト１１に形成した連通穴１１ａより遊星歯車室１０ｂ内を循環してリターンポートＴよりタンクに排出される。
【００３９】
このように遊星歯車室１０ｂは、動力舵取装置１の作動油の循環通路の一部を構成しているため、遊星歯車室１０ｂ内はタンクに戻る低圧の作動油によって八割方満たされ、遊星歯車機構６を油漬けにする。これにより、遊星歯車機構６ならびにウォーム機構のギヤ歯面、ギヤ軸受部の潤滑が確実に行われ、摩擦、磨耗が低減して耐久性が向上する。さらに、遊星歯車機構６が油漬けにされるので、歯車の噛み合い騒音が低減する。
【００４０】
ギヤ側シャフト１３が遊星歯車機構６を介してハンドル側シャフト１１により回転されるとき、摩擦体４５が圧縮スプリング４６のばね力により小径部１１ａに押圧されているので、ハンドル側シャフト１１とギヤ側シャフト１３との相対回転に対して抵抗となり、ギヤのバックラッシによる遊びを軽減し、操舵感を向上し、かつハンドル中立時の剛性を上げる。
【００４１】
上記した実施の形態においては、ハンドルの回転を油圧サーボ弁装置３の入力軸４に伝達し、サーボ弁装置３の出力軸の回転を遊星歯車機構６により変速してラックピニオン機構７に伝達する構成について述べたが、ハンドルとラックピニオン機構７との間に配設される油圧サーボ弁装置３と遊星歯車機構６との配置を逆にして、ハンドルの回転をまず遊星歯車機構６により変速し、しかる後油圧サーボ弁装置３によって増幅するようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施形態に係る減速比可変式動力舵取装置の縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１…減速比可変式動力舵取装置、３…油圧サーボ弁装置、４…入力軸、６…遊星歯車機構、７…ラックピニオン機構（ステアリングギヤ）、８…操向車輪、９…アッパーハウジング、９ａ…弁収納室、１０…ロアーハウジング、１０ａ…ギヤ室、１０ｂ…遊星歯車室、１１…ハンドル側シャフト、１３…ギヤ側シャフト、１７…シール部材、１８…ロータリ弁、２４…トーションバー、２７…ラック軸、３０…シリンダ装置、３４，３５…第１および第２サンギヤ、３６…キャリア、４０，４１…第１および第２プラネタリギヤ、４３…ウォームホイール、４４…ウォーム、５１…モータ、Ｐ，Ｔ，ＳＡ，ＳＢ…ポート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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