(57)【要約】【課題】  電動モータ及び減速機を持つ車両の操舵装置において、減速機の持つガタを吸収し得る構造、または減速機の歯車軸方向のスラスト力を低減または相殺し得る構造とすることを技術的課題とする。【解決手段】  電動モータ３０内のロータ３３の一方端側（図示左端側）に、ステータ３２と回転軸Ｌ方向において対面しない非対面部分３３２を設け、ロータ３３とステータ３２との間で作用する吸引力がスラスト力Ｆｒ１としてロータ３３の回転軸Ｌ方向へ作用するように、ロータ３３をステータ３２に対して回転軸Ｌ方向へΔｘ／２だけ中立位置から変位して配置する。電動モータ３０内で出力軸３４にスラスト力Ｆｒ１を生じさせることができ、出力軸３４に接続された減速機を構成する歯車のガタを打ち消すことができる。【選択図】  図２
2007125911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルの操舵操作に基づいて操舵力を発生する電動モータと、前記電動モータの出力回転速度を減速して出力する減速機とを備えた車両の操舵装置において、
前記電動モータは、内部に中空空間を持つハウジングと、前記ハウジングに固定されたステータと、前記ハウジングの中空空間内に回転可能に配設されたロータと、前記ロータに取り付けられるとともに前記減速機に連結された出力軸とを備え、
前記ロータは、前記ステータとの間で生じる吸引力が前記ロータの回転軸方向へ作用するように、前記ステータに対して中立位置から前記回転軸方向へ変位して配置されていることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
操舵ハンドルの操舵操作に基づいて操舵力を発生する電動モータと、前記電動モータの出力回転速度を減速して出力する減速機とを備えた車両の操舵装置において、
前記電動モータは、内部に中空空間を持つハウジングと、前記ハウジングに固定されたステータと、前記ハウジングの中空空間内に回転可能に配設されたロータと、前記ロータに取り付けられるとともに前記減速機に連結された出力軸とを備え、
前記ロータは、回転軸方向において前記ステータに対面する対面部分と、回転軸方向において前記ステータコイルに対面しない非対面部分とを有することを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両の操舵装置において、前記減速機は、前記ロータの回転軸方向にスラスト力が発生するはすば歯車を備えることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の操舵装置において、前記減速機は、前記ロータの回転軸方向に回転軸を持つ歯車を有し、前記歯車の歯筋面はテーパー状とされていることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の車両の操舵装置において、前記減速機は、サンギヤ、プラネタリギヤ、リングギヤ及びキャリアを有する遊星歯車式減速機を含み、且つ、この遊星歯車式減速機が前記出力軸に同軸的に取り付けられていることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項６】
操舵ハンドルの操舵操作に基づいて操舵力を発生する電動モータと、前記電動モータの出力回転速度を減速して出力する減速機とを備えた車両の操舵装置において、
前記電動モータは、内部に中空空間を持つハウジングと、前記ハウジングに固定されたステータと、前記ハウジングの中空空間内に回転可能に配設されたロータと、前記ロータに取り付けられるとともに前記減速機に連結された出力軸とを備え、
前記減速機は、前記出力軸に同軸的に取り付けられ、はす歯状の減速歯車を有する遊星歯車式減速機と、前記遊星歯車式減速機の出力要素に取り付けられたウォームシャフトを有するウォーム減速機とを備えることを特徴とする車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵装置に係り、特に、操作ハンドルの操舵操作に基づいて操舵力を発生する電動モータと、この電動モータの出力回転速度を減速して出力する減速機とを備えた車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、操舵ハンドルの操舵操作をアシストするためのアクチュエータを備え、操舵ハンドルの操舵操作に応じた転舵輪の転舵をアシストする装置、いわゆるパワーステアリング装置を有する車両の操舵装置が知られている。パワーステアリング装置としては、油圧アクチュエータによりアシストトルクを発生する油圧パワーステアリング装置や、電動モータによりアシストトルクを発生する電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置が知られている。特に近年は、車両搭載性や燃費向上の観点から、電動パワーステアリング装置が注目されてきている。
【０００３】
また、操舵ハンドルと転舵輪とが機械的に切り離され、転舵輪に機械的に連結した転舵用モータと、操舵ハンドルに機械的に連結したハンドル用反力モータとを駆動制御回路により駆動制御することで、操舵ハンドルの操作に応じて転舵輪を転舵可能とするシステム、いわゆるステアバイワイヤシステムも開発されてきている。このステアバイワイヤシステムにおいても、転舵用モータ、ハンドル用反力モータに電動モータが使用される。
【０００４】
電動パワーステアリング装置またはステアバイワイヤシステムにおいては、電動モータの出力軸の回転速度を減速機で減速した上で、出力対象であるステアリングシャフトやラックバー、または転舵輪などに駆動力を伝達している。電動パワーステアリング装置やステアバイワイヤシステムに用いられる減速機は、高出力（高減速）化が要求されており、このため複数の減速機を直列に連結した多段タイプの減速機が従来から提案されている。例えば、特許文献１においては、減速機を２段タイプのものとして構成し、１段目の減速機に遊星歯車式減速機を用い、２段目の減速機に傘歯車機構の減速機を使用したものが記載されている。また、特許文献２においては、１段目の減速機に遊星歯車式減速機を用い、２段目の減速機に平歯車機構の減速機を使用したものが記載されている。さらに、特許文献３においては、１段目の減速機にプーリ及びベルトを使用したプーリ式減速機を用い、２段目の減速機にウォームとウォームホイールとを使用したウォーム減速機を使用したものが記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２１７０４６号公報
【特許文献２】特開昭６３−４３８６６号公報
【特許文献３】特開２００４−３３８５５３号公報
【０００５】
上記した特許文献１〜３に記載の減速機は、いずれも２段タイプの減速機であり、高出力化は達成できるものの、２つの減速機を組み合わせたものであるため、両減速機の持つ加工誤差や磨耗などで生じるガタが累積されてしまい、ガタが大きくなるという問題がある。このような大きなガタは、操舵制御における応答性の遅れや、異音発生の原因となる。また、多段タイプの減速機に限らず、減速機構にウォーム機構を使用した場合や、減速要素にはす歯歯車を使用した場合などは、減速機の駆動により歯車軸方向にスラスト力が発生するという問題がある。歯車軸方向のスラスト力は、歯車の噛み合い時における異音発生の原因となる。
【発明の開示】
【０００６】
したがって、本発明は、減速機の持つガタを吸収することができ、または減速機の歯車軸方向のスラスト力を低減または相殺することができる減速機を備える車両の操舵装置を提供することを技術的課題とする。
【０００７】
上記課題を達成するために、本発明は、操舵ハンドルの操舵操作に基づいて操舵力を発生する電動モータと、前記電動モータの出力回転速度を減速して出力する減速機とを備えた車両の操舵装置において、前記電動モータを、内部に中空空間を持つハウジングと、前記ハウジングに固定されたステータと、前記ハウジングの中空空間内に回転可能に配設されたロータと、前記ロータに取り付けられるとともに前記減速機に連結された出力軸とを備えるものとし、さらに、前記ロータを、前記ステータとの間で生じる吸引力が前記ロータの回転軸方向へ作用するように、前記ステータに対して中立位置から前記回転軸方向へ変位して配置されるものとした。
【０００８】
上記発明によれば、電動モータのロータは、ステータに対して中立位置からロータ回転軸方向へ変位して配置されており、ステータとの間で生じる磁気的な吸引力がスラスト力として回転軸方向に作用する。このスラスト力は、電動モータの出力軸に連結されている減速機にも作用し、減速機内で発生しているガタを吸収することができる。また、減速機側でもスラスト力（減速機側スラスト力）が発生している場合は、この減速機側スラスト力を、上記した吸引力によるスラスト力で低減または相殺することができる。
【０００９】
ここで、上記「中立位置」とは、ロータとステータとの間で生じる吸引力が、ロータの回転軸方向への成分を持たない状態となる場合の、ロータの位置のことである。したがって、例えば、ロータとステータとの間で生じる吸引力がロータの回転軸方向に略均一であって、ロータの回転軸方向長さとステータの長さとが等しい場合には、ロータとステータの両端がともに一致する軸方向位置にある場合のロータの位置を中立位置という。また、吸引力が回転軸方向に略均一であって、ロータの回転軸方向長さとステータの長さとが異なる場合には、ステータとロータの一方端面間の距離が、他方端面間の距離と等しい場合のロータの位置を中立位置という。
【００１０】
また、本発明は、操舵ハンドルの操舵操作に基づいて操舵力を発生する電動モータと、前記電動モータの出力回転速度を減速して出力する減速機とを備えた車両の操舵装置において、前記電動モータを、内部に中空空間を持つハウジングと、前記ハウジングに固定されたステータと、前記ハウジングの中空空間内に配設されるとともに前記ハウジングに回転可能に支持されたロータと、前記ロータに取り付けられるとともに前記減速機に連結された出力軸とを備えるものとし、さらに前記ロータを、回転軸方向において前記ステータに対面する対面部分と回転軸方向において前記ステータコイルに対面しない非対面部分とを有するものとした。
【００１１】
上記発明によれば、電動モータのロータが、その回転軸方向においてステータに対面する対面部分と、回転軸方向においてステータに対面しない非対面部分とを有するものとされる。したがって、ロータの非対面部分とステータ間で発生する吸引力は、ロータの回転軸方向に働く成分を有する。この軸方向成分の吸引力がスラスト力としてロータに作用する。このようにして発生したスラスト力は、電動モータの出力軸に連結されている減速機にも作用し、減速機内で発生しているガタを吸収することができる。また、減速機側でも電動モータの出力軸にスラスト力が発生している場合は、このスラスト力を、上記した吸引力によるスラスト力で低減または相殺することができる。
【００１２】
ここで、回転軸方向においてロータがステータに対面する周面および、回転軸方向においてロータがステータに対面しない周面は、外周面であってもよいし、内周面であってもよい。ロータの外周面が回転軸方向においてステータと対面、非対面する場合は、ステータはハウジングの内壁などに固定され、その内周側をロータが回転する構成となる。一方、ロータの内周面が回転軸方向においてステータと対面、非対面する場合は、ステータはハウジングの中心部分から延設された支持軸などに固定され、ロータがその支持軸周りを回転する構成となる。
【００１３】
また、前記減速機は、前記ロータの回転軸方向にスラスト力が発生するはすば歯車を備えるものであるのがよい。減速要素にはす歯歯車を用いれば、減速機側でスラスト力が発生し、このスラスト力が上記した吸引力によるスラスト力で効果的に相殺または抑制される。さらに、前記減速機は、前記ロータの回転軸方向に回転軸を持つ歯車を有し、前記歯車の歯筋面はテーパー状とされているものとするのがよい。減速要素の歯車の歯筋面が回転軸に対してテーパー状とされていれば、上記した吸引力によるスラスト力で歯車が互いに押し付けあわされる。このため、歯車間のガタをより効果的に打ち消すことができる。
【００１４】
また、前記減速機は、サンギヤ、プラネタリギヤ、リングギヤ及びキャリアを有する遊星歯車式減速機を含み、且つ、この遊星歯車式減速機が前記出力軸に同軸的に取り付けられているものとするのがよい。減速機構を遊星歯車式減速機とすることにより、上記作用効果に加え、減速機をよりコンパクトに構成することができる。また、この遊星歯車式減速機を電動モータの出力軸に同軸的に取り付けて構成することにより、さらに一層コンパクト化に寄与することができる。
【００１５】
ここで、サンギヤとは、遊星歯車式減速機の中央に配置される歯車である。プラネタリギヤとは、サンギヤと噛み合って、サンギヤの回りを公転する歯車である。リングギヤとは、サンギヤと同軸的に配置されるとともにプラネタリギヤと噛み合う内歯を供えたリング状の歯車である。キャリアとは、プラネタリギヤに取り付けられて、プラネタリギヤの公転に伴って回転し、通常は減速機の回転出力を出力対象に伝達する出力要素として機能するものである。
【００１６】
また、本発明は、操舵ハンドルの操舵操作に基づいて操舵力を発生する電動モータと、前記電動モータの出力回転速度を減速して出力する減速機とを備えた車両の操舵装置において、前記電動モータを、内部に中空空間を持つハウジングと、前記ハウジングに固定されたステータと、前記ハウジングの中空空間内に回転可能に配設されたロータと、前記ロータに取り付けられるとともに前記減速機に連結された出力軸とを備えるものとし、前記減速機を、前記出力軸に同軸的に取り付けられ、はす歯状の減速歯車を有する遊星歯車式減速機と、前記遊星歯車式減速機の出力要素に取り付けられたウォームシャフトを有するウォーム減速機とを備えるものとした。
【００１７】
上記発明によれば、減速機に、第１減速機として遊星歯車式減速機を用い、第２減速機としてウォーム減速機を用いている。遊星歯車式減速機の減速歯車ははす歯歯車とされているので、はす歯歯車の噛み合いの際に、歯車軸方向にスラスト力が作用する。また、ウォーム減速機においても、ウォームとウォームホイールとの噛み合いの際に、ウォームシャフト軸方向にスラスト力が作用する。このように、２つのスラスト力が発生するため、これらのスラスト力を互いに逆方向に作用するようにすれば、両スラスト力が打ち消しあって、スラスト力が相殺され、または低減される。
【００１８】
ここで、減速歯車とは、遊星歯車式減速機の減速作用に関与する歯車をいい、サンギヤ、プラネタリギヤ、リングギヤを含む。また、ウォーム減速機とは、ウォームとウォームホイールの噛み合いによって減速を達成する減速機であり、ウォームシャフトと、このウォームシャフトに同軸的且つ一体回転可能に取り付けられたウォームと、ウォームに噛み合うとともにウォームの回転を減速するウォームホイールとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態について図１〜図３を用いて説明する。図1は、本実施形態および以下の全ての実施形態に係り、運転者による操舵操作に対してアシスト機能を有する車両の操舵装置の全体概略図である。
【００２０】
この車両の操舵装置は、操舵ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、同シャフト１２の下端にはピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に接続されており、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。ステアリングシャフト１２には、操舵をアシストするためのアシスト機構２０が接続されている。このアシスト機構２０は、電動モータ３０及び減速機４０を備えて構成される。電動モータ３０には、駆動回路２１が電気的に接続されている。この駆動回路２１は、電子制御ユニット２２の指令に基づいて電動モータ３０に駆動電流を出力する。
【００２１】
なお、本実施形態では、ステアリングシャフト１２にアシスト機構２０を取り付けて、ステアリングシャフト１２に操舵アシストのためのトルクを付与するコラムアシスト方式の電動パワーステアリング装置について説明するが、本発明は、この方式に限らず、ラックバー１４にトルクを付与するラックアシスト方式、ピニオンギヤ１３にトルクを付与するピニオンアシスト方式など、その他の電動パワーステアリング装置においても適用可能である。また、本発明は、電動パワーステアリング装置に限らず、電動モータを使用するステアバイワイヤ装置においても（特に転舵モータにおいて）適用可能である。
【００２２】
電子制御ユニット２２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とする。また、電子制御ユニット２２には、図示省略の操舵トルクセンサ、操舵角センサおよび車速センサからの操舵トルク、操舵角および車速が入力される。そして、電子制御ユニット２２は、これらの入力情報を基に、操舵ハンドル１１をアシストするためのアシスト制御プログラムを実行し、駆動回路２１を介して電動モータ３０を駆動制御する。
【００２３】
図２は、本実施形態に用いるアシスト機構２０である電動モータ３０および減速機４０の部分断面概略図、図３はアシスト機構２０の正面図である。図２において、電動モータ３０は、モータハウジング３１と、ステータ３２と、ロータ３３と、出力軸３４とを備えて構成される。
【００２４】
モータハウジング３１は、電動モータ３０の筐体であり、内部に中空空間を持った円筒形状に形成されている。モータハウジング３１は、円筒側面を形成する周面部３１ａと、この周面部３１ａの図示右縁を塞ぐように形成された底面部３１ｂとを備える。また、モータハウジング３１の図示左端面側には開口部３１ｃが形成されている。
【００２５】
モータハウジング３１の周面部３１ａの内壁側には、ステータ３２が取り付けられている。このステータ３２は、モータハウジング３１の周面部３１ａの内壁周方向に等間隔で複数個連なって形成されるステータコア３２ａと、それぞれのステータコア３２ａに巻回されたコイル３２ｂとを持つ。このコイル３２ｂは、駆動回路２１（図１参照）と電気的に接続されており、駆動回路２１から出力される駆動電流が通電されるものである。また、ロータ３３は、図に示すように、モータハウジング３１の中空空間内に、ステータ３２に囲まれるように配設される。このロータ３３は、本実施形態では、回転軸Ｌを持つ円筒形状を呈しており、ヨーク３３ａと、ヨーク３３ａの外周面に取り付けられたロータマグネット３３ｂを有する。
【００２６】
出力軸３４は、円筒形状のロータ３３に同軸的に取り付けられており、ロータ３３と一体的に回転される。出力軸３４は、ベアリング３５を介して回転自在にモータハウジング３１に支持されている。また、出力軸３４は、回転軸Ｌ方向に僅かに移動可能なように、図示右端面側に微小の隙間を持ってモータハウジング３１に支持されている。
【００２７】
図からわかるように、本実施形態においては、ロータ３３のロータマグネット３３ｂの回転軸Ｌ方向の長さ（高さ）Ｈｒは、ステータ３２のステータコア３２ａの長さＨｓよりも長くされている。また、ロータ３３の図示右側の端面の軸方向位置は、ステータコア３２ａの図示右側の端面の軸方向位置と一致している。一方、ロータ３３の図示左側の端面（モータハウジング３１の開口部３１ｃに近い側の端面）は、ステータコア３２ａの図示左側の端面よりもΔｘだけ突出している。したがって、ロータ３３は、回転軸Ｌ方向においてステータコア３２ａに対面する外周面部分（Ｈｒで示される部分からΔｘで示される部分を除いた部分）である対面部分３３１と、回転軸Ｌ方向においてステータコア３２ａと対面しない外周部分（Δｘで示される部分）である非対面部分３３２とを持つ。
【００２８】
また、図に示すように、モータハウジング３１の開口部３１ｃ側には、減速機４０が配設されている。本実施形態において、減速機４０は、第１減速機としての遊星歯車式減速機４１と、第２減速機としてのウォーム減速機４２とを備え、電動モータ３０からの出力回転数をまず遊星歯車式減速機４１で減速し、ついで、ウォーム減速機４２でさらに減速する２段階で減速するタイプの減速機を使用する。
【００２９】
遊星歯車式減速機４１は、リングギヤ４１１、プラネタリギヤ４１２、サンギヤ４１３及びキャリア４１４を有する。リングギヤ４１１は、電動モータ３０のモータハウジング３１の開口部３１ｃの内周側に回転不能且つ軸方向移動不能に取り付けられている。このリングギヤ４１１は、リング形状を呈しており、その内周部に内歯４１１ａが形成されている。本実施形態において、リングギヤ４１１は、内歯４１１ａがはす歯であるはす歯車で形成される。
【００３０】
また、電動モータ３０の出力軸３４には、サンギヤ４１３が出力軸３４と同軸的に且つ一体的に回転するように取り付けられる。またサンギヤ４１３の外周には、外歯４１３ａが形成されている。本実施形態において、サンギヤ４１３は、外歯４１３ａがはす歯であるはす歯歯車で形成される。また、電動モータ３０の出力軸３４は、リングギヤ４１１の中心軸心と一致するように、モータハウジング３１内に配置される。したがって、リングギヤ４１１とサンギヤ４１３とは、同軸的に配置される。さらに、サンギヤ４１３は、リングギヤ４１１の軸方向位置と一致するように出力軸３４に取り付けられている。
【００３１】
サンギヤ４１３の外径は、リングギヤ４１１の内径よりも小さくされている。したがって、サンギヤ４１３の外周側とリングギヤ４１１の内周側にはリング状の空隙が形成され、この空隙内にプラネタリギヤ４１２が配設されている。プラネタリギヤ４１２は、サンギヤ４１３上を公転するものであり、リングギヤ４１１及びサンギヤ４１３の軸方向位置と一致する軸方向位置にて配設されている。
【００３２】
また、本実施形態においては、プラネタリギヤ４１２は、３個配設されている（図３参照）。そして、各プラネタリギヤ４１２には、外歯４１２ａが形成されているとともに、その中心に貫通孔４１２ｂが形成されている。外歯４１２ａは、リングギヤ４１１の内歯４１１ａに噛み合うとともに、この噛み合い部分とは反対側の部分にて、サンギヤ４１３の外歯４１３ａとも噛み合っている。なお、本実施形態において、プラネタリギヤ４１２は、外歯４１２ａがはす歯であるはす歯歯車で形成される。
【００３３】
キャリア４１４は、ピン部４１４ａと、連結部４１４ｂと、支持部４１４ｃとを備えて構成される。ピン部４１４ａは、各プラネタリギヤ４１２に形成された貫通孔４１２ｂ内に挿通されている。プラネタリギヤ４１２は、その貫通孔４１２ｂに挿通されるピン部４１４ａにベアリングなどを介して回転自在に、且つ、軸方向に移動不能に支持されている。これらのピン部４１４ａは、連結部４１４ｂによって連結されている。連結部４１４ｂは、モータハウジング３１の開口部３１ｃを部分的に覆うように平板状に形成されており、本実施形態では図３に示すように正面視で略三角形状に形成される。そして、３つの頂点付近にそれぞれのピン部４１４ａの端部が連結されている構成である。なお、図３においては、説明の便宜上、連結部４１４ｂを輪郭のみで表し、連結部４１４ｂの背面部分の構成が透過されるようにしている。
【００３４】
連結部４１４ｂの中心付近には、円筒状に形成された支持部４１４ｃが形成されている。支持部４１４ｃは、回転軸Ｌを中心軸として、連結部４１４ｂから延びて形成されている。また、この支持部４１４ｃの内周には、後述するウォーム減速機４２のウォームシャフト４２１が挿通されている。
【００３５】
第２減速機であるウォーム減速機４２は、ウォームシャフト４２１と、ウォーム４２２と、ウォームホイール４２３とを備えている。ウォームシャフト４２１は、前述したように遊星歯車式減速機４１のキャリア４１４の支持部４１４ｃに連結しており、支持部４１４ｃの回転に伴って回転する。ウォーム４２２は、外周にねじ４２２ａが形成されていて、ウォームシャフト４２１に同軸的に、且つ一体回転可能に取り付けられている。
【００３６】
ウォームホイール４２３は、リング形状を呈しており、その外周には、周方向に外歯４２３ａが形成され、その内周には貫通孔４２３ｂが形成されている。そして、その軸方向がウォーム４２２の軸方向と直交する方向に配置され、このような配置状態で外歯４２３ａがウォーム４２２のねじ４２２ａに噛み合う状態とされる。また、貫通孔４２３ｂには、ステアリングシャフト１２が、ウォームホイール４２３と一体回転可能且つ軸方向移動不能に挿通されている。
【００３７】
次に、上記のように構成した本実施形態の動作について説明する。電子制御ユニット２２は、イグニッションスイッチの投入により、アシスト制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行し始める。そして、アシスト制御プログラムの実行により定められた指令値を駆動回路２１に出力する。駆動回路２１は、上記定められた指令値にしたがって、駆動電流を電動モータ３０に出力する。
【００３８】
この駆動電流は、ステータ３２のコイル３２ｂに供給される。すると、ステータ３２とロータ３３との間で磁気作用が生じて、ロータ３３が回転する。ロータ３３の回転に伴い、ロータ３３に連結した出力軸３４が回転する。そして、出力軸３４から回転トルクが出力される。
【００３９】
この回転トルクは、さらに出力軸３４に連結された遊星歯車式減速機４１のサンギヤ４１３に伝達され、サンギヤ４１３が回転する。サンギヤ４１３の回転に伴い、プラネタリギヤ４１２が自転しつつ、サンギヤ４１３の回りを公転する。この公転により減速がなされる。このようにして減速された回転出力は、プラネタリギヤ４１２からキャリア４１４のピン部４１４ａに伝達される。キャリア４１４の各ピン部４１４ａは、それが挿通したプラネタリギヤ４１２がサンギヤ４１３の回りを公転するのに伴ってリングギヤ４１１とサンギヤ４１３との間のリング状空間内を円運動する。この円運動により、各ピン部４１４ａを連結する連結部４１４ｂ、および連結部４１４ｂの中心付近から立設した支持部４１４ｃが回転し、支持部４１４ｃにおいて回転出力として外部に出力される。
【００４０】
第２減速機であるウォーム減速機４２は、第１減速機である遊星歯車式減速機４１の回転出力をキャリア４１４の支持部４１４ｃから受ける。この回転出力は、まず、支持部４１４ｃの内周に固定されたウォームシャフト４２１に伝達され、さらにこのウォームシャフト４２１に取り付けられたウォーム４２２にも伝達される。このため、ウォーム４２２が回転する。そして、ウォーム４２２とウォームホイール４２３との噛み合いにより、ウォーム減速機４２における２段目の減速が達成される。ウォームホイール４２３は、出力対象であるステアリングシャフト１２に連結されているので、この出力がステアリングシャフト１２に伝達される。これにより、ステアリングシャフト１２が電動モータ３０から回転トルクを得て、操舵操作をアシストする。
【００４１】
上記のように動作する本実施形態においては、ロータ３３は、回転軸Ｌ方向においてステータコア３２ａに対面する外周面部分（Ｈｒで示される部分からΔｘで示される部分を除いた部分）である対面部分３３１と、回転軸Ｌ方向においてステータコア３２ａに対面しない外周部分（Δｘで示される部分）である非対面部分３３２とを持つ。また、非対面部分３３２は、ロータ３３の一端側（本実施形態では図２において左端側）のみに形成される。
【００４２】
この非対面部分３３２の存在によって、ロータ３３とステータ３２との間で生じる吸引力が回転軸Ｌ方向への成分を持ち、回転軸Ｌ方向への推力を得る。この推力が回転軸Ｌ方向へのスラスト力Ｆｒ１として、ロータ３３に作用する。つまり、ロータ３３は、回転軸Ｌ方向へのスラスト力Ｆｒ１がロータ３３自身に作用するように、ステータ３２に対して回転軸Ｌ方向へ中立位置から変位して配置されている。
【００４３】
ここで、本実施形態においては、ロータ３３の回転軸Ｌ方向長さＨｒは、ステータ３２の長さＨｓに対してΔｘだけ長いので、ロータ３３とステータ３２との間に作用する吸引力が回転軸Ｌ方向への成分を持たない状態となるロータ３３の中立位置は、ロータ３３とステータコア３２ａとの一方端面間の距離と他方端面間の距離とがともにΔｘ／２となる場合のロータ３３の位置である。したがって、図２に示す状態は、ロータ３３が中立位置からΔｘ／２だけ図示左側へ変位していることになる。なお、本実施形態では、スラスト力Ｆｒ１は、図の矢印で示すように、ロータ３３をモータハウジング３１の底面部３１ｂに近づける方向（図示右方向）に作用する。
【００４４】
上記のようにして発生したスラスト力Ｆｒ１は、出力軸３４から遊星歯車式減速機４１のサンギヤ４１３に作用する。ここで、遊星歯車式減速機４１の減速要素であるリングギヤ４１１、プラネタリギヤ４１２およびサンギヤ４１３は、いずれもはす歯歯車で形成してあるので、このスラスト力Ｆｒ１によってサンギヤ４１３の外歯４１３ａがプラネタリギヤ４１２の外歯４１２ａに押し付けられる。また、プラネタリギヤ４１２の外歯４１２ａは、リングギヤ４１１の内歯４１１ａに押し付けられる。このようにして各歯車の噛み合い部分が押し付けられるため、遊星歯車式減速機４１を組み立てる際の加工誤差や、使用時における磨耗などで必要以上にガタが発生している場合に、この歯車間のガタが打ち消される。
【００４５】
また、スラスト力Ｆｒ１は、プラネタリギヤ４１２からキャリア４１４を経て、第２減速機であるウォーム減速機４２のウォームシャフト４２１にも伝達される。このため、ウォーム４２２とウォームホイール４２３との間でガタがある場合には、このガタも打ち消される。
【００４６】
ここで、発生するスラスト力Ｆｒ１によって、プラネタリギヤ４１２とサンギヤ４１３との間で増加したバックラッシを打ち消す場合には、プラネタリギヤ４１２およびサンギヤ４１３は、図２に示すようなはす歯方向とするのがよい。つまり、スラスト力Ｆｒ１の方向と、プラネタリギヤ４１２とサンギヤ４１３との噛み合いにより発生するスラスト力とが同一方向となるように、プラネタリギヤ４１２およびサンギヤ４１３のはす歯方向を設定するのが好ましい。
【００４７】
このように、本実施形態では、ロータ３３の一方端側（図示左端側）に、ステータ３２と回転軸Ｌ方向において対面しない非対面部分３３２を設け、ロータ３３とステータ３２との間で生じる吸引力がスラスト力Ｆｒ１としてロータ３３の回転軸Ｌ方向へ作用するように、ロータ３３をステータ３２に対して回転軸Ｌ方向へΔｘ／２だけ中立位置から変位して配置している。したがって、電動モータ３０内で出力軸３４にスラスト力Ｆｒ１を作用させることができ、出力軸３４に接続された減速機を構成する歯車のガタを打ち消すことができる。よって、ガタによる異音や応答遅れを効果的に防止することができる。
【００４８】
（変形例１）
本実施形態は、図４のように変形して適用することができる。図４に示すように、ロータ３３は、回転軸Ｌ方向においてステータコア３２ａに対面する外周面部分（Ｈｒで示される部分からΔｙで示される部分を除いた部分）である対面部分３３１と、回転軸Ｌ方向においてステータコア３２ａに対面しない外周部分（Δｙで示される部分）である非対面部分３３２とを持つ。なお、本例におけるロータ３３の中立位置は、ロータ３３とステータコア３２ａとの一方端面間の距離と他方端面間の距離とがともにΔｙ／２となる場合のロータの位置である。
【００４９】
非対面部分３３２は、上記第一実施形態では図２においてロータの左端側に設けられていたが、本変形例では、図４においてロータの右端側に設けられている。このように非対面部分３３２が設けられている場合には、非対面部分３３２とステータ３２との間で発生する吸引力に基づくスラスト力Ｆｒ２は、第一実施形態におけるスラスト力Ｆｒ１と方向が反対であり、ロータ３３をモータハウジング３１の開口部３１ｃ側に近づける方向に作用する。
【００５０】
上記スラスト力Ｆｒ２は、出力軸３４から遊星歯車式減速機４１のサンギヤ４１３に作用する。そして、サンギヤ４１３をスラスト力Ｆｒ２が作用する方向に付勢する力を発生する。ここで、遊星歯車式減速機４１の減速要素であるリングギヤ４１１、プラネタリギヤ４１２およびサンギヤ４１３は、いずれもはす歯歯車で形成しているので、このスラスト力によってサンギヤ４１３の外歯４１３ａがプラネタリギヤ４１２の外歯４１２ａに押し付けられる。また、プラネタリギヤ４１２の外歯４１２ａは、リングギヤ４１１の内歯４１１ａに押し付けられる。このようにして各歯車の噛み合い部分が押し付けられるため、歯車間のガタを打ち消すことができる。
【００５１】
このように、本変形例では、ロータ３３の他方端側（図示右側端）に、ステータ３２と回転軸Ｌ方向において対面しない非対面部分３３２を設け、ロータ３３とステータ３２との間で作用する吸引力がスラスト力Ｆｒ２としてロータ３３の回転軸Ｌ方向へ作用するように、ロータ３３をステータ３２に対して回転軸Ｌ方向へΔｙ／２だけ中立位置から変位して配置している。したがって、電動モータ３０内で出力軸３４にスラスト力Ｆｒ２を作用させることができ、出力軸３４に接続された減速機を構成する減速機構のガタを打ち消すことができるよって、ガタによる異音や応答遅れを効果的に防止することができる。
【００５２】
（変形例２）
また、本実施形態は、図５のようにも変形して適用することができる。図５に示すように、ロータ３３は、回転軸Ｌ方向においてステータコア３２ａに対面する外周面部分（Ｈｒで示される部分からΔｗ１及びΔｗ２で示される部分を除いた部分）である対面部分３３１と、回転軸Ｌ方向においてステータコア３２ａに対面しない外周部分（Δｗ１およびΔｗ２で示される部分）である非対面部分とを持つ。なお、本例の場合におけるロータ３３の中立位置は、ロータ３３とステータコア３２ａとの一方端面間の距離と他方端面間の距離とがともに（Δｗ１＋Δｗ２）／２となる場合のロータ３３の位置である。
【００５３】
非対面部分は、本変形例では、ロータの左端側に設けられている第１非対面部分３３２ａ（Δｗ１で示される部分）と、ロータの図示右端側に設けられている第２非対面部分３３２ｂ（Δｗ２で示される部分）とを有する。しかし、第１非対面部分３３２ａの軸Ｌ方向長さΔｗ１の方が、第２非対面部分３３２ｂの軸Ｌ方向長さΔｗ２よりも長くされている。この場合には、第１非対面部分３３２ａとステータ３２との間で生じる吸引力に基づくスラスト力Ｆｒ３は、ロータ３３をモータハウジング３１の底面部３１ｂに近づける方向に作用し、一方、第２非対面部分３３２ｂとステータ３２との間で生じる吸引力に基づくスラスト力Ｆｒ４は、上記スラスト力Ｆｒ３とは反対に、ロータ３３をモータハウジングの開口部３１ｃに近づける方向に作用する。
【００５４】
ここで、第１非対面部分３３２ａの軸Ｌ方向の長さΔｗ１が第２非対面部分３３２ｂの軸Ｌ方向の長さΔｗ２よりも長いので、スラスト力Ｆｒ３の方が、スラスト力Ｆｒ４よりも、長さの差Δｗ１−Δｗ２の分だけ強い。したがって、全体的にはロータ３３は、モータハウジング３１の底面部３１ｂに近づく方向のスラスト力Ｆｒ５（＝Ｆｒ３−Ｆｒ４）を受ける。
【００５５】
上記スラスト力Ｆｒ５は、出力軸３４から遊星歯車式減速機４１のサンギヤ４１３に作用する。そして、サンギヤ４１３を図示矢印Ｆｒ５で示す方向に付勢する力を発生する。ここで、遊星歯車式減速機４１の減速要素であるリングギヤ４１１、プラネタリギヤ４１２およびサンギヤ４１３は、いずれもはす歯歯車で形成しているので、このスラスト力Ｆｒ５によってサンギヤ４１３の外歯４１３ａがプラネタリギヤ４１２の外歯４１２ａに押し付けられる。また、プラネタリギヤ４１２の外歯４１２ａは、リングギヤ４１１の内歯４１１ａに押し付けられ、ガタの発生が打ち消される。
【００５６】
このように、本変形例では、ロータ３３の一方端側（図示左端側）および他方端側（図示右端側）の双方に、ステータ３２と対面しない非対面部分３３２ａおよび３３２ｂを設けてあるが、非対面部分３３２ａとステータ３２との間で作用する吸引力に基づくスラスト力Ｆｒ３の方が、非対面部分３３２ｂとステータ３２との間で作用する吸引力に基づくスラスト力Ｆｒ４よりも大きくなるように、ロータ３３がステータに対して回転軸Ｌ方向へ（Δｗ１−Δｗ２）／２だけ変位して配置される。したがって、電動モータ３０内で出力軸３４にスラスト力Ｆｒ５を生じさせることができ、出力軸３４に接続された減速機を構成する減速機構のガタを打ち消す働きをする。よって、ガタによる異音や応答遅れを効果的に防止することができる。
【００５７】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態につき説明するが、本実施形態は、第１減速機である遊星歯車式減速機の減速歯車の歯筋面をテーパー状とした点に特徴を有し、その他の点については上記第一実施形態と同様の形態である。なお、以下の実施形態においては、既に説明した実施形態と同様の点に関しては同一符号を付してその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
【００５８】
図６は、本実施形態におけるアシスト機構２０の部分断面概略図である。図からわかるように、第１減速機としての遊星歯車式減速機４１のプラネタリギヤ４１２は、軸方向断面形状が台形形状とされた円錐台形形状を呈しており、ステータ３２およびロータ３３に面した側の端面である大径部（面積が大きい側の端面）４１２ｃ、第２減速機としてのウォーム減速機４２側に向かう端面である小径部４１２ｄ（面積が小さい側の端面）及び、外径寸法が大径部４１２ｃから小径部４１２ｄに向かうにつれて先細りとなるテーパー面４１２ｅを持つ。そして、テーパー面４１２ｅにプラネタリギヤ４１２の外歯４１２ａが形成される。したがって、外歯４１２ａの歯筋面はテーパー状に形成される。また、プラネタリギヤ４１２と噛み合うリングギヤ４１１の内周形状も、テーパー状とされている。同様に、プラネタリギヤ４１２と噛み合うサンギヤ４１３の外周形状も、テーパー状とされている。
【００５９】
なお、本実施形態も、上記第一実施形態と同様に、ロータ３３は、回転軸Ｌ方向においてステータコア３２ａに対面する外周面部分（Ｈｒで示される部分からΔｘで示される部分を除いた部分）である対面部分３３１と、回転軸Ｌ方向においてステータコア３２ａに対面しない外周部分（Δｘで示される部分）である非対面部分３３２とを持つ。したがって、ロータ３３とステータ３２との間の吸引力が、回転軸Ｌ方向へのスラスト力Ｆｒ６としてロータ３３に作用する。
【００６０】
上記スラスト力Ｆｒ６は、出力軸３４から遊星歯車式減速機４１のサンギヤ４１３に作用する。ここで、サンギヤ４１３はその歯筋面が回転軸Ｌ方向に沿ってテーパー状とされているので、サンギヤ４１３がプラネタリギヤ４１２に押し付けられる。この押し付け力により、サンギヤ４１３とプラネタリギヤ４１２との間で生じているガタを打ち消すことができる。このとき、プラネタリギヤ４１２はキャリア４１４のピン部４１４ａに軸方向移動不能に固定されているため、スラスト力Ｆｒ６によってプラネタリギヤ４１２がキャリア４１４から抜け落ちることはない。
【００６１】
また、スラスト力Ｆｒ６は、プラネタリギヤ４１２からキャリア４１４を経て、第２減速機であるウォーム減速機４２のウォームシャフト４２１にも伝達することができる。このため、ウォーム４２２とウォームホイール４２３との間でガタがある場合には、このガタを打ち消すことができる。その他の構成及び作用は、上記第一実施形態と同一であるので、その具体的説明は省略する。
【００６２】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態につき説明する。本実施形態は、第１減速機である遊星歯車式減速機のプラネタリギヤをはす歯歯車として、歯のねじれ角を適切に調整した点に特徴を有する。
【００６３】
図７は、本実施形態にかかる減速機の部分断面概略図である。本実施形態においては、第１減速機である遊星歯車式減速機４１のプラネタリギヤ４１２は、上記第一実施形態と同様にはす歯歯車とされている。プラネタリギヤ４１２をはす歯歯車とすると、プラネタリギヤ４１２がサンギヤ４１３と噛み合うとき、および、プラネタリギヤ４１２がリングギヤ４１１と噛み合うときに、軸方向にスラスト力Ｆｐが発生する。このスラスト力Ｆｐは、プラネタリギヤ４１２からキャリア４１４に伝達され、さらにキャリア４１４に連結しているウォーム減速機４２のウォームシャフトに伝達される。なお、スラスト力Ｆｐは、各プラネタリギヤ４１２で発生する。したがって、プラネタリギヤ４１２をＮ個使用している場合には、Ｎ・Ｆｐのスラスト力がキャリア４１４に作用する。
【００６４】
また、ウォーム減速機４２のウォーム４２２とウォームホイール４２３との噛み合いにおいても、ウォームホイール４２３の回転方向へのトルクに加え、ウォームシャフト４２１の軸方向にもスラスト力Ｆｗが発生する。なお、図からわかるように、本実施形態において、電動モータ３０のロータ３３は、ステータ３２に対して回転軸Ｌ方向に変位しておらず、中立位置とされている。
【００６５】
上記のように、第１減速機である遊星歯車式減速機４１からはスラスト力Ｎ・Ｆｐ１が、第２減速機であるウォーム減速機４２からはスラスト力Ｆｗが発生する。したがって、スラスト力Ｎ・Ｆｐ１とスラスト力Ｆｗとが逆方向で、且つ、略同じ力となるように、プラネタリギヤ４１２のはす歯のねじれ角を設定しておくことで、両スラスト力が相殺される。軸方向のスラスト力は、減速機における異音の発生の原因となるため、本実施形態の構造によりスラスト力を低減すれば、異音の発生を効果的に防止することができる。なお、その他の構成、及び、操舵装置の作動、減速機の作動は、上記第一実施形態と同様であるので、その具体的説明は省略する。
【００６６】
（変形例１）
図８は、本実施形態における変形例である。本例は、第２減速機にプーリ式減速機を用いた点が第三実施形態とは異なる。その他の点については第三実施形態と同様の形態である。
【００６７】
図８に示すように、本例では、第２減速機としてプーリ式減速機５１を使用している。プーリ式減速機５１は、駆動軸５１１と、駆動プーリ５１２と、従動プーリ５１３と、駆動ベルト５１４とを備えている。
【００６８】
駆動軸５１１は、第１減速機である遊星歯車式減速機４１のキャリア４１４に連結され、キャリア４１４の回転に伴って回転する。駆動プーリ５１２は、外周に外歯５１２ａが形成されていて、駆動軸５１１に、同軸的且つ一体回転可能に取り付けられている。従動プーリ５１３は、図からわかるように駆動プーリ５１２よりも大きな外径とされ、外周に外歯５１２ａが形成されている。また、駆動プーリ５１２に形成された外歯５１２ａの歯数は、従動プーリ５１３に形成された外歯５１３ａの歯数よりも少なくされている。駆動ベルト５１４は、駆動プーリ５１２の外周と従動プーリ５１３の外周とをつなぐように両プーリに掛けられている。また、駆動ベルト５１４の内周面には内歯５１４ａが形成されている。この内歯５１４ａは、両プーリ５１２，５１３に形成された外歯５１２ａ、５１３ａと噛み合い可能な形状に形成される。
【００６９】
駆動プーリの外歯５１２ａおよび従動プーリの外歯５１３ａは、ともにはす歯で形成される。これに伴い、両プーリと噛み合う駆動ベルト５１４の内歯５１４ａも、はす歯形状に形成されている。また、図からわかるように、従動プーリ５１３の内周には、出力対象としてのステアリングシャフト１２が挿通されている。このステアリングシャフト１２は、従動プーリに同軸的且つ一体回転可能に接続されている。
【００７０】
上記構成において、遊星歯車式減速機４１からは、スラスト力Ｎ・Ｆｐ１が発生する。一方、プーリ式減速機５１からも、駆動プーリ５１２と駆動ベルト５１４との噛み合い時にスラスト力Ｆｂが発生する。したがって、スラスト力Ｎ・Ｆｐ１とスラスト力Ｆｂとが逆方向で、且つ、略同じ力となるように、プラネタリギヤ４１２のはす歯のねじれ角を設定しておくことで、両スラスト力が相殺される。このため、異音の発生を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態に係り、運転者による操舵操作に対してアシスト機能を有する車両の操舵装置の全体概略図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係り、アシスト機構を示す部分断面概略図である。
【図３】図２におけるアシスト機構の正面図である。
【図４】第一実施形態の変形例に係り、アシスト機構を示す部分断面概略図である。
【図５】第一実施形態の他の変形例に係り、アシスト機構を示す部分断面概略図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係り、アシスト機構を示す部分断面概略図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係り、アシスト機構を示す部分断面概略図である。
【図８】第三実施形態の変形例に係り、アシスト機構を示す部分断面概略図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１３…ピニオンギヤ、１４…ラックバー、２０…アシスト機構、２１…駆動回路、２２…電子制御ユニット、３０…電動モータ、３１…モータハウジング、３１ａ…周面部、３１ｂ…底面部、３１ｃ…開口部、３２…ステータ、３２ａ…ステータコア、３２ｂ…コイル、３３…ロータ、３３ａ…ヨーク、３３ｂ…ロータマグネット、３３１…対面部分、３３２…非対面部分、３３２ａ…第１非対面部分、３３２ｂ…第２非対面部分、３４…出力軸、３５…ベアリング、４０…減速機、４１…遊星歯車式減速機、４１１…リングギヤ、４１１ａ…内歯、４１２…プラネタリギヤ、４１２ａ…外歯、４１２ｂ…貫通孔、４１２ｃ…大径部、４１２ｄ…小径部、４１２ｅ…テーパー面、４１３…サンギヤ、４１３ａ…外歯、４１４…キャリア、４１４ａ…ピン部、４１４ｂ…連結部、４１４ｃ…支持部、４２…ウォーム減速機、４２１…ウォームシャフト、４２２…ウォーム、４２２ａ…ねじ、４２３…ウォームホイール、４２３ａ…外歯、４２３ｂ…貫通孔、５１…プーリ式減速機、５１１…駆動軸、５１２…駆動プーリ
５１２ａ…外歯、５１３…従動プーリ、５１３ａ…外歯、５１４…駆動ベルト、５１４ａ…内歯
【図１】
2007125911.tif 000003
【図２】
2007125911.tif 000004
【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】
2007125911.tif 000009
【図８】
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