(57)【要約】【課題】単なるねじ式及びボールねじ式の回転−直線運動変換装置よりも耐衝撃性等に優れ逆入力に対する抵抗が高い回転−直線運動変換装置を採用することにより、回転−直線運動変換装置を備えた車輌用操舵装置の性能を向上させる。【解決手段】回転アクチュエータとしての電動機３６と、電動機３６の回転運動を直線運動に変換する回転−直線運動変換装置とを有し、パワーステアリング装置１６のラックバー２２に連結された車体側部材３０及びナックルアーム２６Rに連結された車輪側部材３４を相対的に直線運動させることによって操舵輪の舵角を変化させ車輌用操舵装置２８Rであって、回転−直線運動変換装置はねじ軸４８と、ねじ軸の周りに配設されねじ軸と螺合する複数個の遊星ねじローラ７６と、ねじ軸及び遊星ねじローラを囲繞し遊星ねじローラと螺合するローラナット５０とを有する遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置３８である。【選択図】図３
2005170064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側に接続された車体側部材と、車輪側に接続された車輪側部材と、回転アクチュエータと、前記回転アクチュエータの回転を前記車体側部材と前記車輪側部材との間の相対的直線運動に変換する回転−直線運動変換装置とを有し、前記車体側部材と前記車輪側部材とを相対的に直線変位させて車輪を操舵する車輌用操舵装置に於いて、前記回転−直線運動変換装置はねじ軸と、前記ねじ軸の周りに配設され前記ねじ軸と螺合する複数個の遊星ねじローラと、前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラを囲繞し前記遊星ねじローラと螺合するローラナットとを有する遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置であることを特徴とする車輌用操舵装置。
【請求項２】
前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラは互いに逆方向のねじにて螺合し、前記遊星ねじローラ及び前記ローラナットは互いに同一方向のねじにて螺合し、前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットのねじのピッチは互いに等しく、前記ねじ軸又は前記ローラナットが回転されても前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの何れもスラスト変位しない前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの有効ねじ径及び条数の関係に対し、前記ねじ軸又は前記ローラナットの条数が増減されており、前記ねじ軸及び前記ローラナットが相対的に回転すると前記遊星ねじローラは滑ることなくねじ山の噛み合いにより前記ねじ軸及び前記ローラナットに対し相対的に回転することを特徴とする請求項１に記載の車輌用操舵装置。
【請求項３】
前記車体側部材及び前記車輪側部材の軸線は前記回転アクチュエータの軸線と平行であり、前記車体側部材及び前記車輪側部材の少なくとも一方の軸線は前記回転アクチュエータの軸線に対し前記回転アクチュエータの軸線に垂直な方向にオフセットされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌用操舵装置。
【請求項４】
前記車体側部材及び前記車輪側部材の軸線は前記回転アクチュエータの軸線と平行であり、前記ローラナットの外周面の軸線は前記前記ねじ軸の軸線に対し前記前記ねじ軸の軸線に垂直な方向にオフセットされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌用操舵装置。
【請求項５】
前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットのねじのピッチ角は前記遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の正効率が正であり且つ逆効率が０以下であるよう設定されていることを特徴とする請求項２に記載の車輌用操舵装置。
【請求項６】
前記ねじ軸は前記車体側部材及び前記車輪側部材の一方に連結され、前記ローラナットは前記車体側部材及び前記車輪側部材の他方に回転可能に支持され、前記回転アクチュエータにより前記車体側部材及び前記車輪側部材の他方に対し相対的に回転駆動されることを特徴とする請求項２乃至５に記載の車輌用操舵装置。
【請求項７】
前記ねじ軸は前記車体側部材及び前記車輪側部材の一方に連結され、前記回転アクチュエータにより前記車体側部材及び前記車輪側部材の他方に対し相対的に回転駆動され、前記ローラナットは前記車体側部材及び前記車輪側部材の他方に連結されていることを特徴とする請求項２乃至５に記載の車輌用操舵装置。
【請求項８】
前記ねじ軸は前記遊星ねじローラ及び前記ローラナットに対し相対的に直線変位することを特徴とする請求項６又は７に記載の車輌用操舵装置。
【請求項９】
前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラは前記ローラナットに対し相対的に直線変位することを特徴とする請求項６に記載の車輌用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車輌の操舵装置に係り、更に詳細には回転−直線運動変換装置を有し車体側部材と車輪側部材とを相対的に直線変位させて車輪を操舵する車輌用操舵装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車輌の操舵装置の一つとして、例えば本願出願人の出願にかかる下記の特許文献１に記載されている如く、車体側に接続された車体側部材と、車輪側に接続された車輪側部材と、電動機と、電動機の回転を車体側部材と車輪側部材との間の相対的直線運動に変換する回転−直線運動変換装置とを有し、車体側部材と車輪側部材とを相対的に直線変位させて車輪を操舵するよう構成された操舵装置が従来より知られている。
【０００３】
かかる操舵装置によれば、電動機を回転駆動して車体側部材と車輪側部材とを相対的に直線変位させることにより、車輪を操舵することができるので、車体側部材及び車輪側部材が例えば油圧シリンダにより相対的に直線変位される場合に比して車輪を応答性よく高精度に操舵することができる。
【特許文献１】特開平８−３３７１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし上述の如き従来の車輌用操舵装置に於いては、回転−直線運動変換装置は単なるねじ式の回転−直線運動変換装置であるため、回転−直線運動変換装置のねじ部のバックラッシに起因するがたつきが生じ易く、十分な耐荷重性を確保することが困難であり、電動機の故障等の非作動時に車輪側よりの逆入力により車体側部材と車輪側部材とが相対的に直線変位し易いという問題がある。この問題は、回転−直線運動の変換が円滑に行われるよう回転−直線運動変換装置がボールねじ式の回転−直線運動変換装置である場合にも同様である。
【０００５】
本発明は、単なるねじ式又はボールねじ式の回転−直線運動変換装置により電動機の回転を車体側部材と車輪側部材との間の相対的直線運動に変換し、車体側部材と車輪側部材とを相対的に直線変位させて車輪を操舵するよう構成された従来の車輌用操舵装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、単なるねじ式及びボールねじ式の回転−直線運動変換装置よりも耐衝撃性等に優れ逆入力に対する抵抗が高い回転−直線運動変換装置を採用することにより、回転−直線運動変換装置を備えた車輌用操舵装置の性能を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち車体側に接続された車体側部材と、車輪側に接続された車輪側部材と、回転アクチュエータと、前記回転アクチュエータの回転を前記車体側部材と前記車輪側部材との間の相対的直線運動に変換する回転−直線運動変換装置とを有し、前記車体側部材と前記車輪側部材とを相対的に直線変位させて車輪を操舵する車輌用操舵装置に於いて、前記回転−直線運動変換装置はねじ軸と、前記ねじ軸の周りに配設され前記ねじ軸と螺合する複数個の遊星ねじローラと、前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラを囲繞し前記遊星ねじローラと螺合するローラナットとを有する遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置であることを特徴とする車輌用操舵装置によって達成される。
【０００７】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラは互いに逆方向のねじにて螺合し、前記遊星ねじローラ及び前記ローラナットは互いに同一方向のねじにて螺合し、前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットのねじのピッチは互いに等しく、前記ねじ軸又は前記ローラナットが回転されても前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの何れもスラスト変位しない前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの有効ねじ径及び条数の関係に対し、前記ねじ軸又は前記ローラナットの条数が増減されており、前記ねじ軸及び前記ローラナットが相対的に回転すると前記遊星ねじローラは滑ることなくねじ山の噛み合いにより前記ねじ軸及び前記ローラナットに対し相対的に回転するよう構成される（請求項２の構成）。
【０００８】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記車体側部材及び前記車輪側部材の軸線は前記回転アクチュエータの軸線と平行であり、前記車体側部材及び前記車輪側部材の少なくとも一方の軸線は前記回転アクチュエータの軸線に対し前記回転アクチュエータの軸線に垂直な方向にオフセットされているよう構成される（請求項３の構成）。
【０００９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記車体側部材及び前記車輪側部材の軸線は前記回転アクチュエータの軸線と平行であり、前記ローラナットの外周面の軸線は前記ねじ軸の軸線に対し前記ねじ軸の軸線に垂直な方向にオフセットされているよう構成される（請求項４の構成）。
【００１０】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項２の構成に於いて、前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットのねじのピッチ角は前記遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の正効率が正であり且つ逆効率が０以下であるよう設定される（請求項５の構成）。
【００１１】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項２乃至５の構成に於いて、前記ねじ軸は前記車体側部材及び前記車輪側部材の一方に連結され、前記ローラナットは前記車体側部材及び前記車輪側部材の他方に回転可能に支持され、前記回転アクチュエータにより前記車体側部材及び前記車輪側部材の他方に対し相対的に回転駆動されるよう構成される（請求項６の構成）。
【００１２】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項２乃至５の構成に於いて、前記ねじ軸は前記車体側部材及び前記車輪側部材の一方に連結され、前記回転アクチュエータにより前記車体側部材及び前記車輪側部材の他方に対し相対的に回転駆動され、前記ローラナットは前記車体側部材及び前記車輪側部材の他方に連結されているよう構成される（請求項７の構成）。
【００１３】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項６又は７の構成に於いて、前記ねじ軸は前記遊星ねじローラ及び前記ローラナットに対し相対的に直線変位するよう構成される（請求項８の構成）。
【００１４】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項６の構成に於いて、前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラは前記ローラナットに対し相対的に直線変位するよう構成される（請求項９の構成）。
【発明の効果】
【００１５】
上記請求項１の構成によれば、回転アクチュエータの回転を車体側部材と車輪側部材との間の相対的直線運動に変換する回転−直線運動変換装置は、ねじ軸と、ねじ軸の周りに配設されねじ軸と螺合する複数個の遊星ねじローラと、ねじ軸及び遊星ねじローラを囲繞し遊星ねじローラと螺合するローラナットとを有する遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置であり、遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置は単なるねじ式やボールねじ式の回転−直線運動変換装置に比して耐荷重性、耐衝撃荷重性、耐がたつき性に優れているので、回転−直線運動変換装置を大型化することなく確実に且つ良好に回転運動と直線運動との間の運動変換を行わせることができ、従って操舵装置を円滑に作動させ、その耐久性を向上させることができる。
【００１６】
また遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置はねじのリード角（ピッチ角）の設定の自由度が高く、容易に正効率を正に設定し逆効率を負に設定できるので、回転アクチュエータの回転を効率的に車体側部材と車輪側部材との間の相対的直線運動に変換しつつ、操舵装置の非制御時や回転アクチュエータの故障時に車輪側よりの逆入力により車体側部材と車輪側部材とが相対的に直線変位することを効果的に防止することができ、従って回転アクチュエータの回転制御により車輪の操舵角を効率的に達成しつつ車輪のふらつきを効果的に防止して車輌の良好な走行安定性を確保することができる。
【００１７】
更に遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置に於いては遊星歯車機構による減速及び差動ねじ機構による減速の両者により減速が達成され、回転アクチュエータの回転角度に対する車体側部材と車輪側部材との間の相対的直線変位の比を小さくすることができるので、回転アクチュエータとして例えば高回転且つ低トルク型の小型の電動機を使用することができると共に、ボールねじ式の回転−直線運動変換装置が使用される場合に比して車輪の操舵角を高精度に制御することができる。
【００１８】
また上記請求項２の構成によれば、ねじ軸及び遊星ねじローラは互いに逆方向のねじにて螺合し、遊星ねじローラ及びローラナットは互いに同一方向のねじにて螺合し、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットのねじのピッチは互いに等しく、ねじ軸又はローラナットが回転されてもねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの何れもスラスト変位しないねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの有効ねじ径及び条数の関係に対し、ねじ軸又はローラナットの条数が増減されており、ねじ軸及びローラナットが相対的に回転すると遊星ねじローラは滑ることなくねじ山の噛み合いによりねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転するので、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットは互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たすと共に、ねじ軸又はローラナットは遊星ねじローラと共働して差動ねじとしての機能を果たし、これにより遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置はねじ軸とローラナットとの間に於いて回転角度と直線変位量とを一対一に正確に対応させて回転運動を微小な直線運動に正確に変換し或いは直線運動を大きい回転運動に正確に変換することができ、またねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットは互いに螺合するので、優れた耐荷重性能を確保することができる。
【００１９】
また上記請求項３の構成によれば、車体側部材及び車輪側部材の軸線は回転アクチュエータの軸線と平行であり、車体側部材及び車輪側部材の少なくとも一方の軸線は回転アクチュエータの軸線に対し回転アクチュエータの軸線に垂直な方向にオフセットされているので、車体側部材と車輪側部材との間の相対的直線運動によって回転アクチュエータが回転されることがなく、従って車体側部材及び車輪側部材はそれらが相対的に直線運動しようとしても相対的に直線運動できない。よってねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットのねじのピッチ角に拘らず、換言すれば遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の正効率及び逆効率の何れも正であっても、非制御時や回転アクチュエータの故障時に車輪側よりの逆入力により車体側部材と車輪側部材とが相対的に直線変位することを確実に防止することができ、従って回転アクチュエータの回転制御により車輪の操舵角を効率的に達成しつつ車輪のふらつきを確実に防止して車輌の良好な走行安定性を確実に確保することができる。
【００２０】
また上記請求項４の構成によれば、車体側部材及び車輪側部材の軸線は回転アクチュエータの軸線と平行であり、ローラナットの外周面の軸線はねじ軸の軸線に対しねじ軸の軸線に垂直な方向にオフセットされているので、車体側部材及び車輪側部材の少なくとも一方の軸線が回転アクチュエータの軸線に対し回転アクチュエータの軸線に垂直な方向にオフセットされていなくても、車体側部材と車輪側部材との間の相対的直線運動によって回転アクチュエータが回転されることを防止することができ、上記請求項３の場合と同様、非制御時や回転アクチュエータの故障時に車輪側よりの逆入力により車体側部材と車輪側部材とが相対的に直線変位することを確実に防止することができ、従って回転アクチュエータの回転制御により車輪の操舵角を効率的に達成しつつ車輪のふらつきを確実に防止して車輌の良好な走行安定性を確実に確保することができる。
【００２１】
また上記請求項５の構成によれば、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットのねじのピッチ角は遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の正効率が正であり且つ逆効率が０以下であるよう設定されるので、車体側部材及び車輪側部材の軸線が回転アクチュエータの軸線に整合しているか否かに拘らず、車体側部材及び車輪側部材はそれらが相対的に直線運動しようとしても相対的に直線運動できない。よって回転アクチュエータの回転を効率的に車体側部材と車輪側部材との間の相対的直線運動に変換しつつ、非制御時や回転アクチュエータの故障時に車輪側よりの逆入力により車体側部材と車輪側部材とが相対的に直線変位することを確実に防止することができ、従って回転アクチュエータの回転制御により車輪の操舵角を効率的に達成しつつ車輪のふらつきを確実に防止して車輌の良好な走行安定性を確実に確保することができる。
【００２２】
また上記請求項６の構成によれば、ねじ軸は車体側部材及び車輪側部材の一方に連結され、ローラナットは車体側部材及び車輪側部材の他方に回転可能に支持され、回転アクチュエータにより車体側部材及び車輪側部材の他方に対し相対的に回転駆動されるので、回転アクチュエータによってローラナットを回転駆動することによりねじ軸と共に車体側部材及び車輪側部材の一方を車体側部材及び車輪側部材の他方に対し相対的に直線運動させ、これにより車体側部材と車輪側部材とを相対的に変位させることができる。
【００２３】
また上記請求項７の構成によれば、ねじ軸は車体側部材及び車輪側部材の一方に連結され、回転アクチュエータにより車体側部材及び車輪側部材の他方に対し相対的に回転駆動され、ローラナットは車体側部材及び車輪側部材の他方に連結されているので、回転アクチュエータによってねじ軸を回転駆動することによりローラナットと共に車体側部材及び車輪側部材の他方を車体側部材及び車輪側部材の一方に対し相対的に直線運動させ、これにより車体側部材と車輪側部材とを相対的に変位させることができる。
【００２４】
また上記請求項８の構成によれば、ねじ軸は遊星ねじローラ及びローラナットに対し相対的に直線変位するので、ねじ軸及び遊星ねじローラがローラナットに対し相対的に直線変位する構成の場合に比して直線変位する部材の重量を低減すると共に、ローラナットの必要な長さを低減することができる。
【００２５】
また上記請求項９の構成によれば、ねじ軸及び遊星ねじローラはローラナットに対し相対的に直線変位するので、ねじ軸が遊星ねじローラ及びローラナットに対し相対的に直線変位する構成の場合に比してねじ軸の必要な長さを低減することができ、これによりアクティブサスペンション装置を大きくすることなく十分なサスペンションストロークを確保することができる。
【００２６】
［課題解決手段の好ましい態様］
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至９の構成に於いて、車輪は前輪であり、操舵装置はタイロッドに組み込まれ、タイロッドを伸縮させて前輪を補助操舵するよう構成される（好ましい態様１）。
【００２７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至９の構成に於いて、車輪は前輪であり、操舵装置は車体と前輪の車輪支持部材との間に組み込まれ、車体と前輪の車輪支持部材との間の距離を変化させて車輪支持部材をキングピン軸の周りに枢動させることにより前輪を操舵するよう構成される（好ましい態様２）。
【００２８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至９の構成に於いて、車輪は後輪であり、操舵装置は車体と後輪の車輪支持部材との間に組み込まれ、車体と後輪の車輪支持部材との間の距離を変化させて車輪支持部材をキングピン軸の周りに枢動させるることにより後輪を操舵するよう構成される（好ましい態様３）。
【００２９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至９の構成に於いて、車体側部材及び車輪側部材の少なくとも一方はそれぞれ車体側及び車輪側に軸線の周りに回転不可能に接続されているよう構成される（好ましい態様４）。
【００３０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、回転アクチュエータは回転−直線運動変換装置の周りに配設されているよう構成される（好ましい態様５）。
【００３１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１の構成に於いて、回転アクチュエータは電動機であり、ローラナットは電動機のロータであるよう構成される（好ましい態様６）。
【００３２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、回転アクチュエータは回転−直線運動変換装置に対しその軸線方向に隔置された状態にて配設されているよう構成される（好ましい態様７）。
【００３３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様３の構成に於いて、回転アクチュエータは電動機であり、ローラナットが電動機のロータに接続されているよう構成される（好ましい態様８）。
【００３４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様３の構成に於いて、回転アクチュエータは電動機であり、ねじ軸が電動機のロータに接続されているよう構成される（好ましい態様９）。
【００３５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３又は４の構成に於いて、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットのねじのピッチ角は遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の正効率及び逆効率の何れも正であるよう設定される（好ましい態様１０）。
【００３６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１０の構成に於いて、回転−直線運動変換装置の正効率は逆効率よりも大きいよう構成される（好ましい態様１１）。
【００３７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５の構成に於いて、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットのねじのピッチ角は遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の正効率が正であり且つ逆効率が０以下であるよう設定される（好ましい態様１２）。
【００３８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、ねじ軸及びローラナットのうちの一方の部材が回転可能に且つスラスト変位不可能に支持され、ねじ軸及びローラナットのうちの他方の部材が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、前記他方の部材の条数が増減されているよう構成される（好ましい態様１３）。
【００３９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１３の構成に於いて、一方の部材と共働して遊星ねじローラをねじ軸の軸線周りの所定の位置に保持し遊星ねじローラをそれらの軸線周りに回転可能に支持するキャリアを有するよう構成される（好ましい態様１４）。
【００４０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１４の構成に於いて、キャリアは前記一方の部材によりねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転可能に且つ前記一方の部材に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されているよう構成される（好ましい態様１５）。
【００４１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２の構成に於いて、遊星ねじローラがねじ山の噛み合いによりねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転する際の摩擦損失は、遊星ねじローラがねじ軸若しくはローラナットに対し相対的に回転することなくねじ軸若しくはローラナットに対し相対的に滑る際の摩擦損失よりも小さいよう構成される（好ましい態様１６）。
【００４２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は上記好ましい態様１３乃至１６の構成に於いて、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットはそれぞれ対応する軸線の周りに螺旋状に延在するねじを有し、各ねじのねじ山はそれぞれ対応する軸線に沿う断面で見て左右対称であるよう構成される（好ましい態様１７）。
【００４３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は上記好ましい態様１３乃至１７の構成に於いて、遊星ねじローラの個数は、ねじ軸及びローラナットの合計の条数を正の整数にて除算した値であるよう構成される（好ましい態様１８）。
【００４４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項８の構成に於いて、遊星ねじローラ及びローラナットに対するねじ軸の相対的直線変位量を検出する変位センサを有し、変位センサはねじ軸の雄ねじに噛合する歯車を含んでいるよう構成される（好ましい態様１９）。
【００４５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項８の構成に於いて、遊星ねじローラ及びローラナットに対するねじ軸の相対的直線変位量を検出する一対の変位センサを有し、各変位センサはねじ軸の雄ねじに噛合する歯車を含み、二つの歯車は互いに異なる歯数を有するよう構成される（好ましい態様２０）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００４７】
図１は前輪の補助操舵装置として構成された本発明による車輌用操舵装置の実施例１が組み込まれた車輌を示す説明図、図２は図１に示された右前輪側の操舵装置を示す概略構成図、図３は図１及び図２に示された操舵装置の要部を示す拡大断面図である。
【００４８】
図１に於いて、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の転舵に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置１６によりタイロッド１８L及び１８Rを介して操舵される。
【００４９】
タイロッド１８L及び１８Rはそれぞれ内端にてボールジョイント２０L及び２０Rを介してパワーステアリング装置１６のラックバー２２に連結され、外端にてボールジョイント２４L及び２４Rを介して前輪１０FL及び１０FRの車輪支持部材１１FL及び１１FRと一体に形成されたナックルアーム２６L及び２６Rに連結されている。図示の実施例に於いては、タイロッド１８L及び１８Rにそれぞれ本発明による操舵装置２８L及び２８Rが組み込まれている。操舵装置２８L及び２８Rは左右対称である点を除き互いに同一の構成を有するので、これ以降操舵装置２８Rについてのみ詳細に説明する。
【００５０】
図２に示されている如く、操舵装置２８Rはボールジョイント２０Rを介してラックバー２２に接続された車体側部材３０と、ボールジョイント２４Rを介して右前輪１０FRの車輪支持部材のナックルアーム２６Rに接続された車輪側部材３４と、回転アクチュエータとしての電動機３６と、電動機３６の回転を車体側部材３０と車輪側部材３４との間の相対的直線運動に変換する遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置３８とを有し、車体側部材３０と車輪側部材３４とを相対的に直線変位させて右前輪１０FRを補助操舵するようになっている。
【００５１】
車体側部材３０はその内端にてボールジョイント２０Rのボール部材２０RBのロッド部にねじ込み、圧入、溶接の如き手段により連結固定されており、その軸線４０は回転−直線運動変換装置３８の軸線４２に整合している。車輪側部材３４の外端にはボールジョイント２４Rのソケット部２４ＲＳが一体に形成されており、車輪側部材３４の内端は操舵装置２８Rのハウジング４４に一体的に連結されている。車輪側部材３４の軸線４６は回転−直線運動変換装置３８の軸線４２に平行に延在し且つ軸線４２に対し垂直な方向へ距離Ｌoオフセットされている。
【００５２】
図３に示されている如く、車体側部材３０の内端部はハウジング４４内に収容された回転−直線運動変換装置３８のねじ軸４８を構成しており、ねじ軸４８は雄ねじを有し軸線４２に沿って延在している。ねじ軸４８は同じく軸線４２に沿って延在するローラナット５０に挿通され、ローラナット５０はねじ軸４８よりも大きい軸線方向長さを有している。ハウジング４４の内端とパワーステアリング装置１６の外端との間には、ラックバー２２及び車体側部材３０を被包するゴム製のダストカバー５２が渡設されている。
【００５３】
ローラナット５０は内周面に雌ねじを有し、ハウジング４４の本体部４４Ａの内面によりボールベアリング５４を介して軸線４２の周りにねじ軸４８に対し相対的に回転可能に支持されている。ボールベアリング５４のアウタレースはハウジング４４の本体部４４Ａと内端キャップ部４４Ｂのとの間に挾持され、インナレースはローラナット５０の一端に螺合するナット５６によりローラナット５０に固定されている。ローラナット５０の外面には径方向に磁極を有する複数個の永久磁石５８が周方向に等間隔に隔置された状態にて固定されている。
【００５４】
永久磁石５８の周りにてハウジング４４の本体部４４Ａ内には径方向に延在する複数個のコア６０が周方向に等間隔に隔置された状態にて配置されている。各コア６０にはコイル６２が巻回されており、永久磁石５８、コア６０、コイル６２は互いに共働してローラナット５０を軸線４２の周りに回転駆動する回転アクチュエータとしての電動機３６を構成している。コア６０はストッパリング６６によりハウジング４４の本体部４４Ａに固定されている。またコイル６２はそのボビン６８が支持部材７０によって支持されることにより支持されており、支持部材７０はハウジング４４の本体部４４Ａの外端に固定された外端キャップ部４４Ｃにより支持されている。
【００５５】
図示の実施例に於いては、車体側部材３０の外周面には軸線４０に沿って延在するセレーション７２が設けられており、ハウジング４４の内端エンドキャップ部４４Ｂにはセレーション７２に係合する内歯を有するリング７３が例えば圧入により固定されており、これにより車体側部材３０及びねじ軸４８はハウジング４４に対し相対的に回転することなくは軸線４０に沿って往復動する。車体側部材３０の内端部にはナット７４が螺合しており、ナット７４及びリング７３により車体側部材３０及びねじ軸４８の図２及び図３で見て右方への移動距離が規制されるようになっている。
【００５６】
ねじ軸４８とローラナット５０との間には雄ねじを有する複数個の遊星ねじローラ７６が配置されており、各遊星ねじローラ７６は軸線４２に平行に延在し、ローラナット５０よりも短い長さを有している。図示の実施例に於いては、遊星ねじローラ７６は９個設けられ、軸線４２の周りに等間隔に互いに周方向に隔置されている。各遊星ねじローラ７６は両端に円柱状のシャフト部を有し、各シャフト部はそれぞれねじ軸４８を囲繞する環状のキャリア７８及び８０により各自の軸線の周りに自転可能に且つ軸線４２の周りに公転可能に且つねじ軸４８に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されている。
【００５７】
キャリア７８及び８０はねじ軸４８よりも大きい内径及びローラナット５０よりも小さい外径を有し、ねじ軸４８及びローラナット５０に対し相対的に軸線４２の周りに自由に回転可能である。またキャリア７８及び８０は例えば含油金属の如き摩擦係数が低い材料にて形成され、ねじ軸４８の両側にて車体側部材３０に螺合するナット８２及び８４により車体側部材３０に固定されたストッパリング８６及び８８によりねじ軸４８に対し相対的に軸線方向へ移動しないよう支持されており、これにより後に詳細に説明する如く、ねじ軸４８、遊星ねじローラ７６、キャリア７８及び８０は一体的にローラナット５０に対し相対的に軸線４２に沿って直線変位するようになっている。
【００５８】
車体側部材３０の外端部には軸線４２に沿って延在する穴が設けられており、該穴には変位センサ９２のシャフト９４が嵌入している。変位センサ９２はそのフランジ部がビス９６によって支持部材７０に固定されることにより支持されており、シャフト９４は軸線４２の周りにねじ軸４８に対し相対回転可能に軸線４２に沿って延在している。図には示されていないが、車体側部材３０の穴には突起が固定され、シャフト９４には突起を受け入れる螺旋溝が設けられている。ねじ軸４８が軸線４２に沿って直線変位するとシャフト９４が軸線４２の周りに回転し、これにより変位センサ９２はシャフト９４の回転変位量及び回転方向としてねじ軸４８の直線変位量及び変位方向を検出する。
【００５９】
図１には示されていないが、コイル６２及び変位センサ９２の導線はハウジング４４の本体部４４Ａと外端キャップ部４４Ｃとの間に固定されたパイプ９８を経て操舵装置１０外へ延在し、電子制御装置９０に接続されている。コイル６２に通電され電動機３６が駆動されることによりローラナット５０が回転されると、後に詳細に説明する如く車体側部材３０が軸線４２に沿って直線変位してタイロッド１８L及び１８Rが伸縮し、これにより運転者によりステアリングホイール１４及びパワーステアリング装置１６を介して操舵される左右前輪１０FL及び１０FRの舵角が増減制御される。
【００６０】
コイル６２への通電による電動機３６の制御、従って操舵装置１０の制御は運転者の操舵操作を補助すべく或いは車輌の走行安定性を向上させるべくセンサ群９１により検出される車輌の横加速度の如き車輌の走行状態及び変位センサ９２の検出結果に基づいて電子制御装置９０により行われるが、操舵装置１０の制御自体は本発明の要旨をなすものではないので、その詳細な説明を省略する。
【００６１】
図示の如く、ローラナット５０の雌ねじ及び遊星ねじローラ７６の雄ねじは同一方向のねじであるのに対し、ねじ軸４８の雄ねじ及び遊星ねじローラ７６の雄ねじは互いに逆方向のねじである。各遊星ねじローラ７６の雄ねじはねじ軸４８の雄ねじ及びローラナット５０の雌ねじに螺合している。特にローラナット５０がねじ軸４８に対し相対的に回転すると、遊星ねじローラ７６は滑ることなくねじ山の噛み合いによりねじ軸４８及びローラナット５０に対し相対的に回転する。
【００６２】
尚「遊星ねじローラ７６が滑ることなくねじ山の噛み合いによりねじ軸４８及びローラナット５０に対し相対的に回転する」ことは、「遊星ねじローラ７６がねじ山の噛み合いによりねじ軸４８及びローラナット５０に対し相対的に回転する際の摩擦損失」が、「遊星ねじローラ７６がねじ軸４８若しくはローラナット５０に対し相対的に回転することなくねじ軸４８若しくはローラナット５０に対し相対的に滑る際の摩擦損失」よりも小さくなるよう、各ねじの間の摩擦係数等との関係にて各ねじのピッチ角等が最適に設定されることにより達成される。
【００６３】
図４はねじ軸４８等のねじのピッチ角（リード角）と遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置３８の効率との関係を示しており、特に太い実線は正効率（回転運動を直線運動に変換する効率）を示し、太い破線は逆効率（直線運動を回転運動に変換する効率）を示している。また図４は比較例として単なるねじやボールねじよりも耐荷重性等に優れた台形ねじについて正効率（細い実線）及び逆効率（細い破線）を示している。
【００６４】
図４より解る如く、遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置３８によれば、台形ねじよりも正効率を高くすることができ、広いピッチ角の範囲に亘り正効率及び逆効率を高くすることができる。尚ピッチ角を小さくすれば回転−直線運動変換装置３８の逆効率を０以下に設定し、回転−直線運動変換装置３８による逆変換、即ち直線運動より回転運動への変換を阻止することができるが、回転−直線運動変換装置３８による逆変換が行われないようにすればピッチ角を広い範囲に亘り自由に設定することができることが解る。
【００６５】
図５はねじ軸４８の雄ねじを軸線４２に平行な断面にて示す拡大部分断面図である。尚図５に於いて、二点鎖線４８Ａは有効ねじ径の位置を示している。図５に示されている如く、ねじ軸４８の雄ねじは９０度の挾角をなし先端が丸みを帯びた実質的に二等辺三角形のねじ山形状を有し、軸線４２の周りに螺旋状に延在している。またねじ軸４８の雄ねじのねじ山はねじの延在方向に垂直な断面で見て左右対称であるのではなく、軸線４２に沿う断面で見て左右対称であるよう形成されている。更に各ねじ山の斜面は軸線４２に沿う断面で見て半径Ｒsの円弧状をなし、有効ねじ径の位置４８Ａに於ける各ねじ山の斜面の軸線４２に対する傾斜角は４５度である。
【００６６】
またローラナット５０の雌ねじ及び遊星ねじローラ７６の雄ねじもねじ軸４８の雄ねじと同様に形成されており、従ってねじ軸４８の雄ねじと遊星ねじローラ７６の雄ねじ及び遊星ねじローラ７６の雄ねじとローラナット５０の雌ねじは、それらの回転方向及び回転角度の大小に拘らず常にそれぞれ有効ねじ径の径方向位置であって軸線方向に互いにねじピッチ分隔置された複数の位置に於いて互いに実質的に点接触する状況を維持する。
【００６７】
またねじ軸４８の雄ねじ、ローラナット５０の雌ねじ、遊星ねじローラ７６の雄ねじは互いに同一のピッチを有する多条ねじであるが、ローラナット５０が回転されてもねじ軸４８、遊星ねじローラ７６、ローラナット５０の何れもスラスト変位しないねじ軸４８、遊星ねじローラ７６、ローラナット５０の有効ねじ径及び条数の関係に対し、ねじ軸４８の条数が１増減された条数に設定される。即ちねじ軸４８の差動条数が＋１又は−１に設定される。
【００６８】
即ち、ねじ軸４８、遊星ねじローラ７６、ローラナット５０の有効ねじ径をそれぞれＤs、Ｄp、Ｄnとし、ねじ軸４８、遊星ねじローラ７６、ローラナット５０の条数をそれぞれＮs、Ｎp、Ｎnとすると、ローラナット５０が回転されてもねじ軸４８、遊星ねじローラ７６、ローラナット５０の何れもスラスト変位しないねじ軸４８、遊星ねじローラ７６、ローラナット５０の有効ねじ径及び条数の関係とはＮs：Ｎp：Ｎn＝Ｄs：Ｄp：Ｄnが成立する関係であり、ねじ軸４８の条数Ｎsがこの関係を満たす値に対し１多い数又は１少ない数に設定され、図示の実施例１に於いては、ねじ軸４８の差動条数が−１に設定されている。
【００６９】
以上の説明より解る如く、ねじ軸４８、ローラナット５０、遊星ねじローラ７６、キャリア７８及び８０は互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機構を構成すると共に、ねじ軸４８の差動条数によりローラナット５０及び遊星ねじローラ７６に対し相対的にねじ軸４８を軸線４２に沿ってスラスト変位させる差動ねじ機構を構成している。
【００７０】
図６は実施例１に於ける回転−直線運動変換装置３８の作動原理を示す解図的説明図であり、特に図６（Ａ）は図３の右方より回転−直線運動変換装置３８を見た場合のねじ軸４８、ローラナット５０、遊星ねじローラ７６、キャリア７８及び８０の回転方向を示し、図６（Ｂ）は図３の右斜め上方より回転−直線運動変換装置３８を見た場合についてキャリア７８及び８０を固定してねじ軸４８、ローラナット５０、遊星ねじローラ７６のスラスト移動方向を示している。
【００７１】
図６（Ａ）に示されている如く、ねじ軸４８は回転しないので、ローラナット５０が軸線４２の周りに時計廻り方向へ回転されると、各遊星ねじローラ７６はそれぞれ各自の軸線の周りに時計廻り方向へ自転しつつねじ軸４８の周りに時計廻り方向へ公転し、キャリア７８及び８０は軸線４２の周りに時計廻り方向へ回転する。
【００７２】
図６（Ｂ）に示されている如く、右ねじを有する一つの遊星ねじローラ７６についてキャリア７８及び８０を固定して考えると、遊星ねじローラ７６はその軸線の周りに時計廻り方向へ回転することにより右ねじの締め込み方向へスラスト変位しようとし、これに螺合する左ねじのねじ軸４８は軸線４２の周りに反時計廻り方向へ回転することにより手前側へスラスト変位しようとする。
【００７３】
この場合遊星ねじローラ７６はキャリア７８及び８０によりスラスト変位が阻止されるので、ねじ軸４８は軸線４２の周りに反時計廻り方向へ回転することにより遊星ねじローラ７６に対し相対的にスラスト変位する。従ってローラナット５０が軸線４２の周りに時計廻り方向へ回転されると、ねじ軸４８はその差動条数が−１であるので手前側へスラスト変位し、ローラナット５０が軸線４２の周りに反時計廻り方向へ回転されると、ねじ軸４８は向こう側へスラスト変位する。
【００７４】
尚ねじ軸４８の差動条数が＋１である場合には、ねじ軸４８は上述の場合とは逆方向へ移動する。またローラナット５０の差動条数が＋１の場合に於いて、ローラナット５０が軸線４２の周りに時計廻り方向へ回転されると、ねじ軸４８は手前側へスラスト変位し、ローラナット５０が軸線４２の周りに反時計廻り方向へ回転されると、ねじ軸４８は向こう側へスラスト変位し、ローラナット５０の差動条数が−１である場合にはねじ軸４８は逆方向へスラスト変位する。
【００７５】
遊星ねじローラ７６に対するねじ軸４８の相対的スラスト変位量の大きさは遊星ねじローラ７６の１公転当り１条分、即ちねじのピッチＰであり、ローラナット５０の１回転当りの公転数は「ローラナット５０の有効ねじ径Ｄn」を「ねじ軸４８の有効ねじ径Ｄsとローラナット５０の有効ねじ径Ｄnとの和」にて除算した値であるので、ローラナット５０の１回転当りのねじ軸４８のスラスト変位量の大きさＬsは下記の式１にて表される。
Ｌs＝Ｐ・Ｄn／（Ｄs＋Ｄn）  ……（１）
【００７６】
例えば図示の実施例１に於いて、ピッチＰが１mmであり、遊星ねじローラ７６の雄ねじが４条（Ｎp＝４）の右ねじであり、その有効ねじ径が７mmであり、ローラナット５０の雌ねじの有効ねじ径Ｄnが遊星ねじローラ７６の雄ねじの４．５倍の３１．５mmであり、その右ねじの条数Ｎnがねじ軸４８及び遊星ねじローラ７６が相対的にスラスト変位しない条件４．５×４の１８条であるとすると、ねじ軸４８の雄ねじの有効ねじ径Ｄsは、遊星ねじローラ７６の雄ねじの２．５倍の１７．５mmであり、その左ねじの条数Ｎsはねじ軸４８及び遊星ねじローラ７６が相対的にスラスト変位しない条件、即ち１条の２．５×４倍より１少ない９条であるとすると、ローラナット５０の１回転当りのねじ軸４８のスラスト変位量の大きさＬsは上記式１より１７．７４９mmである。
【００７７】
尚図示の実施例１に於ける遊星ねじローラ７６の個数は上述の如く９個であるが、これは上記具体例に於いてねじ軸４８及びローラナット５０の合計の条数２７を正の整数３にて除算した値であり、遊星ねじローラ７６の個数がねじ軸４８及びローラナット５０の合計の条数を正の整数にて除算した値である場合に遊星ねじローラ７６を軸線４２の周りに等間隔にて互いに周方向に隔置された状態に配置することができる。
【００７８】
また図示の実施例１に於いて、ねじ軸４８が軸線４２に沿ってスラスト変位せしめられると、各遊星ねじローラ７６が各自の軸線の周りに自転しつつねじ軸４８の周りに公転し、これによりローラナット５０が軸線４２の周りに回転する。この場合ローラナット５０の回転方向はねじ軸４８のスラスト変位の方向及びねじ軸４８の差動条数が＋１であるか−１であるかにより決定され、何れの場合にもねじ軸４８のスラスト変位の大きさがＬsであるときのローラナット５０の回転角度の大きさθnは下記の式２にて表される。
θn＝（Ｄs＋Ｄn）／（５８０・Ｐ・Ｄn）  ……（２）
【００７９】
かくしてねじ軸４８、遊星ねじローラ７６、ローラナット５０は互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たすと共に、ねじ軸４８及び遊星ねじローラ７６は互いに共働して差動ねじとしての機能を果たし、またねじ軸４８が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、ローラナット５０が回転可能に且つスラスト変位不可能に支持されているので、回転角度と直線変位量とを一対一に正確に対応させてローラナット５０の回転運動を正確にねじ軸４８の微小な直線運動に正確に変換することができる。
【００８０】
従って図示の実施例１によれば、電子制御装置９０によって電動機３６を制御することにより、車体側部材３０を車輪側部材３４に対し相対的に正確に軸線４２に沿って直線変位させてタイロッド１８L及び１８Rを正確に伸縮させ、車輪支持部材１１FL及び１１FRを図には示されていないキングピン軸の周りに枢動させ、これにより左右の前輪１０FL及び１０FRの舵角を正確に増減制御することができる。
【００８１】
また図示の実施例１によれば、回転アクチュエータとしての電動機３６の回転を往復動車体側部材３０と車輪側部材３４との間の相対的直線運動に変換する回転−直線運動変換装置は、ねじ軸４８と、ねじ軸の周りに配設されねじ軸と螺合する複数個の遊星ねじローラ７６と、ねじ軸及び遊星ねじローラを囲繞し遊星ねじローラと螺合するローラナット５０とを有する遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置３８であり、遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置３８は単なるねじ式やボールねじ式の回転−直線運動変換装置に比して耐荷重性や耐衝撃荷重性に優れているので、回転−直線運動変換装置を大型化することなく確実に且つ良好に回転運動と直線運動との間の運動変換を行わせることができ、従って操舵装置を円滑に作動させ、その耐久性を向上させることができる。
【００８２】
また図示の実施例１によれば、車輪側部材３４の軸線４６は回転−直線運動変換装置３８の軸線４２に平行に延在し且つ軸線４２に対し垂直な方向へ距離Ｌoオフセットされており、セレーション７２及びリング７３によりハウジング４４に対する車体側部材３０の相対回転が阻止されるので、車輪よりの逆入力により車体側部材３０及び車輪側部材３４にこれらを相対的に直線運動させようとする荷重が作用しても回転−直線運動変換装置３８の逆変換、即ち直線運動より回転運動への変換は行われず、従って車輪よりの逆入力によりタイロッド１８L及び１８Rが伸縮され左右前輪１０FL及び１０FRの舵角が変化して車輌の走行安定性が低下することを確実に防止することができ、また回転−直線運動変換装置３８の正効率及び逆効率の何れも正であってよいので、図４より解る如くねじ軸４８等のねじのピッチ角を比較的広い範囲の値に任意に設定することができる。
【００８３】
また図示の実施例１によれば、回転−直線運動変換装置３８のねじ軸４８等のねじのピッチ角は正効率及び逆効率の何れも正であるよう設定されるので、例えば車輪側部材３４の軸線４６と回転−直線運動変換装置３８の軸線４２とがオフセットされず且つ正効率は正であるが逆効率は負であるようねじのピッチ角が設定される場合に比して、回転−直線運動変換装置３８の正効率を高くすることができ、これにより電動機３６の回転を効率的に車体側部材３０と車輪側部材３４との間の相対的直線運動に変換し、車輪の舵角に制御を効率的に実行することができる。
【００８４】
また図示の実施例１によれば、電動機３６は遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置３８を囲繞するよう回転−直線運動変換装置３８の周りに設けられているので、例えば後述の実施例２及び３の如く電動機３６及び回転−直線運動変換装置３８が互いに他に対し軸線に沿って配設された構造の場合に比して、操舵装置１０の長さを低減することができる。
【００８５】
また図示の実施例１によれば、遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置３８に於いては上述の如く遊星歯車機構による減速及び差動ねじ機構による減速の両者により減速が達成され、電動機３６の回転角度に対する車体側部材３０と車輪側部材３４との間の相対的直線変位の比を小さくすることができるので、回転−直線運動変換装置が例えばボールねじ式の回転−直線運動変換装置である場合に比して、車体側部材３０及び車輪側部材３４の相対変位量を正確に制御して車輪の舵角を高精度に制御することができ、また電動機３６として例えば高回転且つ低トルク型の小型の電動機を使用することができる。
【００８６】
特に図示の実施例１によれば、ねじ軸４８及び遊星ねじローラ７６がローラナット５０に対し相対的に直線変位するので、ねじ軸４８は遊星ねじローラ７６及びローラナット５０に対し相対的に直線変位する構成の場合に比して、ねじ軸４８の必要な長さを低減することができる。
【００８７】
また図示の実施例１によれば、ねじ軸４８と共働して遊星ねじローラ７６をねじ軸４８の軸線周りの所定の位置に保持し遊星ねじローラ７６をそれらの軸線の周りに回転可能に支持するキャリア７８及び８０が設けられ、キャリア７８及び８０はねじ軸４８によりねじ軸に対し相対的に回転可能に且つねじ軸に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されているので、遊星ねじローラ７６をねじ軸４８の軸線４２の周りの所定の位置に確実に保持すると共に、遊星ねじローラ７６を確実にそれらの軸線の周りに回転可能に支持することができ、これにより遊星ねじローラ７６がねじ軸４８に対し相対的にスラスト変位することを確実に阻止しつつ遊星ねじローラ７６を確実にねじ軸４８及びローラナット５０に対し相対的に回転させ公転させることができる。
【００８８】
また図示の実施例１によれば、遊星ねじローラ７６がねじの歯の噛み合いによりねじ軸４８及びローラナット５０に対し相対的に回転する際の摩擦損失は、遊星ねじローラ７６がねじ軸４８若しくはローラナット５０に対し相対的に回転することなくねじ軸４８若しくはローラナット５０に対し相対的に滑る際の摩擦損失よりも小さいので、ねじ軸４８及びローラナット５０が相対的に回転すると遊星ねじローラ７６が滑ることなくねじ山の噛み合いによりねじ軸４８及びローラナット５０に対し相対的に回転する状況を確実に確保することができる。
【００８９】
また図示の実施例１によれば、ねじ軸４８、遊星ねじローラ７６、ローラナット５０は互いに螺合するので、優れた耐荷重性能を確保することができ、特にねじ軸４８、遊星ねじローラ７６、ローラナット５０の各ねじ山の斜面は対応する軸線に沿う断面で見て円弧状をなし、それらの回転に拘らず常にそれぞれ有効ねじ径の径方向位置であって軸線方向に互いにねじピッチ分隔置された複数の位置に於いて互いに実質的に点接触する状況を維持するので、回転方向や回転角度の大きさ等に関係なく回転角度と直線変位量とを非常に正確に一対一に対応させて運動の変換を行うことができる。
【００９０】
また図示の実施例１によれば、ねじ軸４８、遊星ねじローラ７６、ローラナット５０はそれぞれ対応する軸線の周りに螺旋状に延在するねじを有し、各ねじの延在方向に垂直な断面は左右対称であるので、ねじ軸４８、遊星ねじローラ７６、ローラナット５０が互いに共働して確実に遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たす状況を確保することができると共に、ねじ軸４８及び遊星ねじローラ７６が互いに共働して確実に差動ねじとしての機能を果たす状況を確保することができる。
【実施例２】
【００９１】
図７は前輪の補助操舵装置として構成された本発明による車輌用操舵装置の実施例２を示す軸線に沿う断面図である。尚図７に於いて図２及び図３に示された部材と同一の部材にはこれらの図に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
【００９２】
この実施例に於いては、ハウジング４４の本体部４４Ａは内端エンドキャップ部４４Ｂと一体に形成され、内端エンドキャップ部４４Ｂは車体側部材３０の外端と一体に連結されている。車体側部材３０の内端には内筒１００Ａと外筒１００Ｂと内筒と外筒との間に介装されたゴムブッシュ１００Ｃとよりなるゴムブッシュ装置１００の外筒１００Ｂが一体的に固定されており、ゴムブッシュ装置１００の軸線１００Ｄは車体側部材３０の軸線４０に直交し、車体側部材３０の内端はゴムブッシュ装置１００を介して図７には示されていないパワーステアリング装置１６のラックバー２２に軸線４０の周りに回転不可能に連結されている。
【００９３】
ハウジング４４の本体部４４Ｂ内にてその内面側にはガイドロッド１０２の一端がねじ込まれると共にナット１０４により固定され、ガイドロッド１０２は軸線４２に沿って延在している。ねじ軸４８はガイドロッド１０２を受け入れるガイド穴１０６を有し、ガイドロッド１０２により軸線４２に沿って相対的に往復動可能に支持されている。尚図示の実施例に於いては、ガイドロッド１０２及びガイド穴１０６の断面形状は円形であるが、ねじ軸４８がガイドロッド１０２に対し軸線４２の周りに相対回転しないよう正方形の如き多角形であってもよく、また軸線４２に沿って延在するキー及びキー溝が設けられていてもよい。
【００９４】
電動機３６の永久磁石５８はねじ軸４８に遊嵌合し軸線４２に沿って延在する円筒状のロータ１０８の外周面に固定されており、ロータ１０８はその内端にてボールベアリング５４により軸線４２の周りに回転可能に支持されている。ロータ１０８の外端には軸線４２に沿って延在する大径の円筒部１０８Ａが一体に形成されている。円筒部１０８Ａは遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置３８のローラナット５０の内端部の周りに遊嵌合状態にて延在し、キー１１０及びこれを受けるキー溝によりローラナット５０に連結されている。
【００９５】
円筒部１０８Ａの周りにはロータ１０８の回転角度及び方向を検出するレゾルバ１１２が設けられており、レゾルバ１１２は円筒部１０８Ａの外面に固定された有歯リング１１２Ａと、有歯リング１１２Ａに径方向に対向してハウジング４４の本体部４４Ａに固定された複数個のコア１１２Ｂと、各コアに巻回された複数個のコイル１１２Ｃとよりなる周知の構成を有している。
【００９６】
ローラナット５０は二つのボールベアリング１１４及び１１６により軸線４２の周りに回転可能に支持されている。ボールベアリング１１４及び１１６のインナレースはローラナット５０の外端に螺合するナット１１８によりローラナット５０に固定され、ボールベアリング１１４及び１１６のアウタレースはハウジング４４の外端エンドキャップ部４４Ｃにねじ込まれたリングナット１２０により外端エンドキャップ部４４Ｃに固定されている。各遊星ねじローラ７６の両端を回転可能に支持するキャリア７８及び８０はローラナット５０の内面に圧入、その他の手段によって固定されたストッパリング８６及び８８によりローラナット５０の内面に固定されており、キャリア７８、８０及びストッパリング８６、８８はねじ軸４８に遊嵌合している。
【００９７】
図７に示されている如く、回転−直線運動変換装置３８はハウジング４４内にて軸線４２に沿って電動機３６より隔置されている。ローラナット５０の長さは遊星ねじローラ７０の長さよりも僅かに大きく、ねじ軸４８の長さはローラナット５０の長さよりも遥かに大きく設定されており、操舵装置２８L及び２８Rが収縮した状況にあるときには、ねじ軸４８の内端部が電動機３６のロータ１０８内に延在するようになっている。
【００９８】
ハウジング４４の外端エンドキャップ部４４Ｃにはロータリエンコーダ式の変位センサ１２２及び１２４が設けられており、変位センサ１２２及び１２４の回転軸にはねじ軸４８の雄ねじに螺合する歯車１２６及び１２８が固定されている。歯車１２６及び１２８は互いに異なるピッチ円及び歯数を有し、これにより変位センサ１２２及び１２４は軸線４２に沿うねじ軸４８の直線変位に伴う歯車１２６及び１２８の回転数の相違によりねじ軸４８の直線変位量及び方向を正確に検出する。
【００９９】
またハウジング４４の外端エンドキャップ部４４Ｃにはねじ軸４８と外端エンドキャップ部４４Ｃとの間を封止するシール部材１３０が外端エンドキャップ部４４Ｃの外端に螺合するリングナット１３２により固定されている。ねじ軸４８の外端部は外端エンドキャップ部４４Ｃを貫通して延在し、ねじ軸４８の外端部には車輪側部材３４の内端がねじ止め、圧入、溶接等の手段により固定されている。尚図示の実施例２に於いては車輪側部材３４の軸線４６は回転−直線変換装置３８の軸線４２に整合しており、また図７には示されていないが、この実施例に於いても車輪側部材３４の外端にはボールジョイントのソケットが一体に形成されている。
【０１００】
図７に示されている如く、この実施例２の他の点は上述の実施例１と同様に構成されており、電動機３６のロータ１０８の回転によりローラナット５０が軸線４２の周りに回転され、ローラナット５０の回転が回転−直線変換装置３８により軸線４２に沿うねじ軸４８の往復動に変換され、これによりタイロッド１８L及び１８Rが伸縮される点を除き、実施例２の操舵装置２８L及び２８Rは実施例１の操舵装置と同様に作動する。尚この実施例に於いても車輪側部材３４の軸線４６が回転−直線変換装置３８の軸線４２に対し垂直な方向へオフセットされていてもよい。
【０１０１】
従ってこの実施例２によれば、上述の実施例１の場合と同様の作用効果を得ることができると共に、車体側部材３０及び車輪側部材３４はそれぞれパワーステアリング装置１６のラックバー２２及びナックルアーム２６Ｒに軸線４０及び４６の周りに回転不可能に連結されるので、車体側部材３０の軸線４０、車輪側部材３４の軸線４６、回転−直線変換装置３８の軸線４２が互いに整合していても、車体側部材３０と車輪側部材３４との間の相対的直線運動が回転‐直線運動変換装置３８の逆変換によりローラナット５０の回転運動に変換されることを確実に防止することができる。
【０１０２】
また実施例２によれば、ローラナット５０が回転されても遊星ねじローラ７０はスラスト変位せず、ねじ軸４８のみがスラスト変位するので、例えば上述の実施例１及び後述の実施例３の場合に比してスラスト変位する部材全体の質量を小さくし、操舵装置の大きさを小さくすることができる。
【０１０３】
また実施例２によれば、ねじ軸４８の雄ねじに螺合する歯車１２６及び１２８を備えたロータリエンコーダ式の変位センサ１２２及び１２４が設けられ、歯車１２６及び１２８は互いに異なるピッチ円及び歯数を有し、変位センサ１２２及び１２４は軸線４２に沿うねじ軸４８の直線変位に伴う歯車１２６及び１２８の回転数の相違によりねじ軸４８の直線変位量及び方向を正確に検出するようになっているので、タイロッド１８L及び１８Rの伸縮量を正確に制御することができる。
【実施例３】
【０１０４】
図８は前輪の補助操舵装置として構成された本発明による車輌用操舵装置の実施例３の電動機及びその周囲を示す軸線に沿う断面図、図９は実施例３の回転‐直線運動変換装置及びその周囲を示す軸線に沿う断面図、図１０は回転‐直線運動変換装置の横断面を示す拡大断面図である。尚図８乃至図１０に於いて図１又は図７に示された部材と同一の部材にはこれらの図に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
【０１０５】
この実施例に於いては、操舵装置２８Ｒは軸線４２に沿って一体に連結された電動機ユニット１４０と回転−直線運動変換ユニット１４２とよりなっており、電動機ユニット１４２は回転−直線運動変換ユニット１４２に対し車体側に配設されている。電動機ユニット１４０は内部に電動機３６を収容するハウジング１４４を有し、ハウジング１４４の内端には図には示されていないボルトにより車体側部材３０の外端が連結されている。車体側部材３０の外端にはパワーステアリング装置１６のラックバー２２に連結するためのゴムブッシュ装置１００が固定されている。
【０１０６】
電動機３６は軸線４０及び４２に整合する軸線１４８に沿って延在する中実のロータシフト１５０を有し、ロータシャフト１５０の外周面に複数個の永久磁石５８が固定されている。ロータシャフト１５０は互いに他に対し軸線１４８に沿って隔置されたボールベアリング５４及び１５２により軸線１４８の周りに回転可能に支持されている。ボールベアリング５４のインナレースはロータシャフト１５０の内端に螺合するナット１５４によりロータシャフト１５０に固定され、ボールベアリング５４のアウタレースはハウジング１４４に支持されている。ボールベアリング１５２のインナレース及びアウタレースはロータシャフト１５０及びこれに遊嵌合する支持部材１５６により支持されている。
【０１０７】
支持部材１５６は内端にて図には示されていないボルトによりハウジング１４４の外端に連結固定された回転−直線運動変換ユニット１４２のハウジング４４とハウジング１４４との間に挾持されている。ロータシャフト１５０の外端にはねじ軸４８に遊嵌合するナット１６０が螺合しており、ナット１６０と支持部材１５６との間にはローラ式のスラストベアリング１６２が配設されており、これによりロータシャフト１５０は軸線４８に沿って移動することなく軸線１４８の周りに回転するようになっている。
【０１０８】
ロータシャフト１５０の外端にはキー１６４及びこれを受けるキー溝によりねじ軸４８の内端が連結されており、ねじ軸４８は軸線４２に沿って延在し、ロータシャフト１５０と一体的に軸線４２の周りに回転する。車輪側部材３４の内端部には軸線４２に沿って延在するガイド穴３４Ａが設けられており、ガイド穴３４Ａにはねじ軸４８の外端部が軸線４２に沿って車輪側部材３４に対し相対的に往復動可能に嵌合している。図９及び図１０に示されている如く、車輪側部材３４の軸線４６は軸線４２に整合しているが、ローラナット５０の外周面及びハウジング４４の軸線４４Ｄは軸線４２に対しこれに垂直な方向へ僅かな距離Ｌoオフセットされており、ボールジョイント２４のボールの中心Ｏを通り軸線４２に平行な直線Ｌに整合している。
【０１０９】
この実施例の回転−直線運動変換装置３８のローラナット５０はハウジング４４により軸線４２及び４６に沿って往復動可能に支持されており、ローラナット５０の両端近傍の外周面に設けられた環状溝にはローラナット５０とハウジング４４との間を封止するゴムシール１６６及び１６８が配設されている。各遊星ねじローラ７６の両端をそれらの軸線の周りに回転可能に支持するキャリア７８及び８０はねじ軸４８に遊嵌合しており、それぞれローラナット５０の内面に取付けられたＣリング１７０及び１７２によりローラナット５０に固定されている。
【０１１０】
ローラナット５０の外端には車輪側部材３４に遊嵌合するナット１７４が螺合しており、ナット１７４により保持され径方向に延在するキー１７６及びキー溝によりローラナット５０の外端が車輪側部材３４の内端に一体的に連結されており、これにより車輪側部材３４はローラナット５０と一体となってハウジング４４に対し相対的に軸線４２及び４６に沿って往復動する。車輪側部材３４には緩衝部材１７８が固定されており、ハウジング４４の外端のアーム部４４Ｅにはボルト１８０が固定されており、車輪側部材３４の伸長方向の移動量が緩衝部材１７８及びボルト１８０によって制限されるようになっている。
【０１１１】
更にローラナット５０の外周面にはリセス１８２が設けられており、リセス１８２にはハウジング４４に取り付けられた変位センサ１８４のプローブ１８６が嵌入している。プローブ１８６は軸線４２に沿うローラナット５０の往復動に伴って自らの枢軸線の周りに枢動し、変位センサ１８４はプローブ１８６の枢動角度及び枢動方向を検出することによりハウジング４４に対するローラナット５０の相対的直線変位量及び方向を検出する。
【０１１２】
この実施例３の他の点は上述の実施例１と同様に構成されており、電動機３６のロータシャフト１５０が軸線４２の周りに回転すると、その回転がねじ軸４８へ伝達され、ねじ軸４８の回転が回転‐直線運動変換装置３８により軸線４２に沿うローラナット５０及び遊星ねじローラ７６の往復動に変換され、ローラナット５０の往復動が車輪側部材３４へ伝達され、これにより車輪側部材３４が軸線４２に沿ってハウジング４４に対し相対的に往復動され、タイロッド１８L及び１８Rが伸縮される点を除き、この実施例３の操舵装置は実施例１及び２の操舵装置と同様に作動する。
【０１１３】
従ってこの実施例３によれば、上述の実施例１及び２の場合と同様の作用効果を得ることができると共に、車輪側部材３４の軸線４６は軸線４２に整合しているが、ローラナット５０の外周面及びハウジング４４の軸線４４Ａは軸線４２に対しこれに垂直な方向へ僅かな距離Ｌoオフセットされているので、キー及びキー溝の如き回転阻止手段を設けなくてもねじ軸４８の回転に伴うローラナット５０の回転を確実に防止することができる。
【０１１４】
また図示の実施例３によれば、内部に電動機３６を収容する電動機ユニット１４０と内部に回転‐直線運動変換装置３８を収容する回転−直線運動変換ユニット１４２とが独立しているので、上述の実施例１及び２の場合に比して操舵装置２８L及び２８Rの分解保守を容易に行うことができる。
【０１１５】
また図示の実施例３によれば、ローラナット５０の外周面及びハウジング４４の軸線４４Ａは軸線４２に対しこれに垂直な方向へ僅かな距離Ｌoオフセットされているが、車輪側部材３４の軸線４６は軸線４２に整合しているので、例えばガイド穴３４Ａが軸線４４Ａに整合して設けられ、軸線４６に対し偏心している場合に比して、車輪側部材３４を容易に製造することができる。
【０１１６】
尚図示の実施例１及び２によれば、遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置３８は軸線４２に整合する構造であってよいので、上述の実施例３の如く回転−直線運動変換装置３８自体が偏心した構造の場合に比して、回転−直線運動変換装置の構造を簡略化し、その組み立て容易に行うことができる。
【０１１７】
また図示の実施例２及び３によれば、電動機３６及び遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置３８は互いに他に対し軸線４２に沿って配設されているので、例えば上述の実施例１の如く電動機３６が回転−直線運動変換装置３８を囲繞するよう回転−直線運動変換装置３８の周りに設けられた構造の場合に比して、操舵装置１０の太さを低減し、他の部材との干渉の虞れを低減することができる。
【０１１８】
以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【０１１９】
例えば上述の実施例１及び２に於いては、ねじ軸４８及びローラナット５０の軸線は互いに整合しているが、これらの実施例に於いても実施例３の場合と同様、ローラナット５０の外周面の軸線がねじ軸４８の軸線に対し垂直な方向へオフセットされ、ローラナット５０に対するねじ軸４８の回転が阻止されるよう修正されてもよい。
【０１２０】
また上述の各実施例に於いては、本発明による操舵装置２８L及び２８Rはそれぞれ前輪のタイロッド１８L及び１８Rに組み込まれ、前輪の補助操舵装置として機能するようになっているが、例えば本発明の操舵装置は車体と前輪の車輪支持部材との間に配設され、前輪をブレーキバイワイヤ式に操舵する操舵装置や前輪を自動操舵する自動操舵装置として機能するよう修正されてもよく、本発明の操舵装置は後輪の補助操舵装置として構成されてもよい。
【０１２１】
特に本発明の操舵装置が後輪の補助操舵装置として構成される場合には、図１に於いて仮想線にて示されている如く、例えば左右の後輪１０RL及び１０RRの車輪支持部材１１RL及び１１RRと車体１８８とを接続するサスペンションアーム１９０RL及び１９０RRに本発明の操舵装置１９２RL及び１９２RRが組み込まれてよく、或いは本発明の操舵装置は左右の後輪１０RL及び１０RRの車輪支持部材と車体１８８とを接続する操舵リンクに組み込まれてよく、車輪支持部材１１RL及び１１RRを図には示されていないキングピン軸の周りに枢動させるよう構成されてもよい。
【０１２２】
また上述の各実施例に於いては、ねじ軸４８又はローラナット５０の差動条数は＋１又は−１であるが、差動条数は任意に設定されてよく、またねじ軸４８の雄ねじが左ねじであり、遊星ねじローラ７６の雄ねじ及びローラナット５０の雌ねじが右ねじであるが、ねじ軸４８の雄ねじが右ねじに設定され、遊星ねじローラ７６の雄ねじ及びローラナット５０の雌ねじが左ねじに設定されてもよい。
【０１２３】
また上述の各実施例に於いては、ねじ軸４８の雄ねじ等のピッチ角は回転‐直線運動変換装置３８の正効率及び逆効率の何れも正であるよう設定されているが、軸線をオフセットさせなくても車体側部材３０と車輪側部材３４との間の相対的直線運動が回転‐直線運動変換装置３８の逆変換によりローラナット５０の回転運動に変換されることがないよう、正効率が正であり且つ逆効率が０以下、好ましくは負であるよう設定されてもよい。
【０１２４】
更に上述の実施例１及び３に於いては、ねじ軸４８が車体側に接続され且つローラナット５０が車輪側に接続され、上述の実施例２に於いては、ねじ軸４８が車輪側に接続され且つローラナット５０が車体側に接続されているが、ねじ軸４８及びローラナット５０と車体側及び車輪側との接続関係は上記各実施例と逆に設定されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】前輪の補助操舵装置として構成された本発明による車輌用操舵装置の実施例１を示す説明図である。（実施例１）
【図２】図１に示された右前輪側の操舵装置を示す概略構成図である。（実施例１）
【図３】図１及び図２に示された操舵装置の要部を示す拡大断面図である（実施例１）。
【図４】図１に示された遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置（太い実線及び破線）及び台形ねじ（細い実線及び破線）についてねじのピッチ角（リード角）と回転−直線運動変換装置の効率との関係を示すグラフである。（実施例１）
【図５】図１に示された遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置のねじ軸の雄ねじをねじ軸の軸線に平行な断面にて示す拡大部分断面図である。（実施例１）
【図６】遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の作動原理を示す解図的説明図であり、特に（Ａ）は図３の右方より回転−直線運動変換装置を見た場合のねじ軸、ローラナット、遊星ねじローラ、キャリアの回転方向を示し、（Ｂ）は図３の右斜め上方より回転−直線運動変換装置を見た場合についてキャリアを固定してねじ軸、ローラナット、遊星ねじローラのスラスト移動方向を示している。（実施例１）
【図７】前輪の補助操舵装置として構成された本発明による車輌用操舵装置の実施例２を示す軸線に沿う断面図である。（実施例２）
【図８】前輪の補助操舵装置として構成された本発明による車輌用操舵装置の実施例３の電動機及びその周囲を示す軸線に沿う断面図である。（実施例３）
【図９】実施例３の回転‐直線運動変換装置及びその周囲を示す軸線に沿う断面図である。（実施例３）
【図１０】回転‐直線運動変換装置の横断面を示す拡大断面図断面図である。（実施例３）
【符号の説明】
【０１２６】
１６  パワーステアリング装置
１８L、１８R  タイロッド
２６L、２６R  ナックルアーム
２８L、２８R  操舵装置
３０  車体側部材
３４  車輪側部材
３６  電動機
３８  遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置
４４  ハウジング
４８  ねじ軸
５０  ローラナット
７６  遊星ねじローラ
７８、８０  キャリア
９２  変位センサ
【図１】
2005170064.tif 000003
【図２】
2005170064.tif 000004
【図３】
2005170064.tif 000005
【図４】
2005170064.tif 000006
【図５】
2005170064.tif 000007
【図６】
2005170064.tif 000008
【図７】
2005170064.tif 000009
【図８】
2005170064.tif 000010
【図９】
2005170064.tif 000011
【図１０】
2005170064.tif 000012