(57)【要約】【課題】簡易な構成により伝達比を変更することができる伝達比可変装置を提供する。【解決手段】伝達比可変装置１０において、出力軸１４は、一対の自転面歯車のうち一方の自転面歯車３４が固定されている。入力軸１２は、一対の自転面歯車のうち他方の自転面歯車２２に対して相対的に回動可能に設けられる。両面歯車３６は、斜軸３８に回動可能に支持されると共に一対の自転面歯車とそれぞれ噛み合うように異なる面に設けられた２つの歯車を有し、一対の自転面歯車間で斜軸３８の回動に伴い入力軸１２の軸方向の揺動を行いながら２つの歯車のいずれかと自転面歯車との歯数の差により自転する。両面歯車３６は、入力軸１２からの入力を出力軸１４へ減速して伝達し、駆動手段は、他方の自転面歯車２２を回動させることで入力軸１２と出力軸１４との伝達比を変更する。これにより簡易な構成で伝達比を変更することができる。【選択図】図１
2007170624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して設けられた一対の自転面歯車と、
前記一対の自転面歯車のうち一方の自転面歯車が固定されている出力軸と、
前記一対の自転面歯車のうち他方の自転面歯車に対して相対的に回動可能に設けられた入力軸と、
前記他方の自転面歯車を前記入力軸を収納するハウジング部材に対して回動駆動する駆動手段と、
前記入力軸に対して斜めに設けられた斜軸と、
前記斜軸に回動可能に支持されると共に前記一対の自転面歯車とそれぞれ噛み合うように異なる面に設けられた２つの歯車を有し、前記一対の自転面歯車間で前記斜軸の回動に伴い入力軸の軸方向の揺動を行いながら前記２つの歯車のいずれかと前記自転面歯車との歯数の差により自転する両面歯車と、を備え、
前記両面歯車は、前記入力軸からの入力を前記出力軸へ減速して伝達し、
前記駆動手段は、前記他方の自転面歯車を回動させることで入力軸と出力軸との伝達比を変更する、
ことを特徴とする伝達比可変装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記他方の自転面歯車の外周に設けられたロータと、前記ロータの外周側に該ロータと対向するように設けられたステータとを有するモータであることを特徴とする請求項１に記載の伝達比可変装置。
【請求項３】
ステアリングホイールの回転を操舵輪に伝達する伝達比を変更することができる伝達比可変装置を備えた車両操舵装置において、
対向して設けられた一対の自転面歯車と、
前記一対の自転面歯車のうち一方の自転面歯車が固定され、前記操舵輪の側に連結される出力軸と、
前記一対の自転面歯車のうち他方の自転面歯車に対して相対的に回動可能に設けられ、前記ステアリングホイールの側に連結される入力軸と、
前記他方の自転面歯車を前記入力軸を収納するハウジング部材に対して回動駆動する駆動手段と、
前記入力軸に対して斜めに設けられた斜軸と、
前記斜軸に回動可能に支持されると共に前記一対の自転面歯車とそれぞれ噛み合うように異なる面に設けられた２つの歯車を有し、前記一対の自転面歯車間で前記斜軸の回動に伴い入力軸の軸方向の揺動を行いながら前記２つの歯車と前記自転面歯車との歯数の差により自転する両面歯車と、を備え、
前記両面歯車は、前記入力軸からの入力を前記出力軸へ減速して伝達し、
前記駆動手段は、前記他方の自転面歯車を回動させることで入力軸と出力軸との伝達比を変更する、
ことを特徴とする車両操舵装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記他方の自転面歯車の外周に設けられたロータと、前記ロータの外周側に該ロータと対向するように設けられたステータとを有するモータであることを特徴とする請求項３に記載の車両操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝達比を変化させることができる伝達比可変装置およびそれを備えた車両操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯車を用いた様々な伝達機構が知られている。また、伝達機構においては、部品点数が少なく大きな減速比を得ることができ、伝達容量も大きいことが望まれている。このような伝達機構として、特許文献１には、対向して設けた一対の面歯車と、この一対の面歯車間において斜軸に軸受けを介して自転と揺動ができるように設けられ、両面歯山において各面歯車に向斜して噛み合わせた両面歯車とからなる減速機構が開示されている。
【特許文献１】特開昭５８−５７５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１における減速機構では、伝達比を変更することはできない。また、複数の入力の和または差を出力することもできない。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により伝達比を変更することができる伝達比可変装置およびそれを備えた車両操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の伝達比可変装置は、対向して設けられた一対の自転面歯車と、前記一対の自転面歯車のうち一方の自転面歯車が固定されている出力軸と、前記一対の自転面歯車のうち他方の自転面歯車に対して相対的に回動可能に設けられた入力軸と、前記他方の自転面歯車を前記入力軸を収納するハウジング部材に対して回動駆動する駆動手段と、前記入力軸に対して斜めに設けられた斜軸と、前記斜軸に回動可能に支持されると共に前記一対の自転面歯車とそれぞれ噛み合うように異なる面に設けられた２つの歯車を有し、前記一対の自転面歯車間で前記斜軸の回動に伴い入力軸の軸方向の揺動を行いながら前記２つの歯車のいずれかと前記自転面歯車との歯数の差により自転する両面歯車と、を備える。前記両面歯車は、前記入力軸からの入力を前記出力軸へ減速して伝達し、前記駆動手段は、前記他方の自転面歯車を回動させることで入力軸と出力軸との伝達比を変更する。
【０００６】
この態様によると、対向して設けられた一対の自転面歯車のうち入力軸を回動可能に支持する他方の自転面歯車を、駆動手段によりハウジング部材に対して回動駆動することができる。そして、入力軸の回動に伴い両面歯車が噛み合う他方の自転面歯車を、入力軸の回動とは異なる入力により回動することができる。そのため、入力軸に対して他方の自転面歯車を駆動手段を用いて相対的に回動することで入力軸に対する出力軸への伝達比を簡易な構成により変更することができる。
【０００７】
本発明の別の態様は、車両操舵装置である。この装置は、ステアリングホイールの回転を操舵輪に伝達する伝達比を変更することができる伝達比可変装置を備えた車両操舵装置において、対向して設けられた一対の自転面歯車と、前記一対の自転面歯車のうち一方の自転面歯車が固定され、前記操舵輪の側に連結される出力軸と、前記一対の自転面歯車のうち他方の自転面歯車に対して相対的に回動可能に設けられ、前記ステアリングホイールの側に連結される入力軸と、前記他方の自転面歯車を前記入力軸を収納するハウジング部材に対して回動駆動する駆動手段と、前記入力軸に対して斜めに設けられた斜軸と、前記斜軸に回動可能に支持されると共に前記一対の自転面歯車とそれぞれ噛み合うように異なる面に設けられた２つの歯車を有し、前記一対の自転面歯車間で前記斜軸の回動に伴い入力軸の軸方向の揺動を行いながら前記２つの歯車と前記自転面歯車との歯数の差により自転する両面歯車と、を備える。前記両面歯車は、前記入力軸からの入力を前記出力軸へ減速して伝達し、前記駆動手段は、前記他方の自転面歯車を回動させることで入力軸と出力軸との伝達比を変更する。
【０００８】
この態様によると、対向して設けられた一対の自転面歯車のうち入力軸を回動可能に支持する他方の自転面歯車を、駆動手段によりハウジング部材に対して回動駆動することができる。そして、入力軸の回動に伴い両面歯車が噛み合う他方の自転面歯車を、入力軸の回動とは異なる入力により回動することができる。そのため、入力軸に対して他方の自転面歯車を駆動手段を用いて相対的に回動することで入力軸に対する出力軸への伝達比を簡易な構成により変更することができる。また、ステアリングホイールと操舵輪との間の伝達比を、車両の走行速度や操舵角に合わせて変更することができるため、低速走行時から高速走行時を通じてステアリング操作性を向上させることができる。
【０００９】
前記駆動手段は、前記他方の自転面歯車の外周に設けられたロータと、前記ロータの外周側に該ロータと対向するように設けられたステータとを有するモータであってもよい。
【００１０】
この態様によると、ロータの回動中心に入力軸を配置することができるため、省スペースでより簡易な構成の伝達比可変装置およびそれを備えた車両操舵装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な構成により伝達比を変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る伝達比可変装置は、複数の入力の和または差を出力軸に出力することができると共に入力軸から出力軸への伝達比を変更することができる。図１は、第１の実施形態に係る伝達比可変装置の概略を示す断面図である。
【００１４】
図１に示すように、伝達比可変装置１０は、入力軸１２と、出力軸１４と、入力軸１２および出力軸１４をほぼ同軸上に収納する複数のハウジング部材１６，１８，２０とを備える。
【００１５】
ハウジング部材１６は、円筒状の部材であり、その内部の入力軸側に自転面歯車２２をベアリング２４，２６により回動可能に支持している。また、ハウジング部材１６は、出力軸１４をベアリング２８，３０により回動可能に支持している。
【００１６】
自転面歯車２２は、円筒状の部材であり、その内部に貫通するように設けられた入力軸１２の一部をベアリング３２により回動可能に支持する。自転面歯車２２の一方の端面には歯数Ｎ１の歯車２２ａが設けられている。
【００１７】
また、自転面歯車３４は、自転面歯車２２と対向して設けられると共に出力軸１４に固定されている。また、その端面に歯数Ｎ４の歯車３４ａが設けられている。
【００１８】
両面歯車３６は、一対の自転面歯車２２，３４との間に斜めに配置された円筒状の部材であり、その両端面に設けられている歯車３６ａ，３６ｂの歯数は、それぞれＮ２，Ｎ３である。
【００１９】
両面歯車３６は、入力軸１２に対して斜めに設けられた斜軸３８に回動可能に支持されている。斜軸３８は、入力軸１２の一端に固定して取り付けられたクランク形状の軸であり、入力軸１２の回動に伴い偏心運動（首振り運動）を行いながらベアリング４０，４２を介して両面歯車３６を回動可能に支持する。両面歯車３６の２つの歯車３６ａ，３６ｂのうち、一方の歯車３６ａは自転面歯車２２の歯車２２ａと噛み合い、他方の歯車３６ｂは自転面歯車３４の歯車３４ａと噛み合う。
【００２０】
このような両面歯車３６を備えた伝達比可変装置１０において、入力軸１２に回転力が加えられると、入力軸１２の端部に設けられている斜軸３８が偏心運動する。その結果、斜軸３８に回動可能に支持されている両面歯車３６は、図に示す矢印Ｒ方向（入力軸の軸方向）に揺動する。
【００２１】
ここで、歯数Ｎ１の歯車２２ａが設けられている自転面歯車２２がハウジング部材１６に対して相対的に固定されている場合、斜軸３８が取り付けられている入力軸１２と、出力軸１４との回転比１／Ｒは、式（１）で表される。
１／Ｒ＝（（Ｎ２−Ｎ１）／Ｎ２）×（Ｎ３／Ｎ４）＋（Ｎ４−Ｎ３）／Ｎ４
＝１−（Ｎ１×Ｎ３）／（Ｎ２×Ｎ４）・・・式（１）
【００２２】
式（１）の詳細は省略するが、両面歯車３６の一方の歯車３６ａは自転面歯車２２の歯車２２ａと噛み合っているため、斜軸３８が一回転すると歯車３６ａは歯車２２ａとの歯数差Ｎ２−Ｎ１だけ、自転面歯車２２に対して進む。つまり、入力軸１２が一回転すると、両面歯車３６は、（Ｎ２−Ｎ１）／Ｎ２だけ回転（自転）することになる。例えば歯数Ｎ１＝３８、歯数Ｎ２＝４０、歯数Ｎ３＝４０、歯数Ｎ４＝４０の場合、この段階での回転比は１／２０となる。つまり入力軸１２からの入力を出力軸１４へ所定の伝達比（減速比）により伝達している。
【００２３】
このように本実施形態に係る伝達比可変装置１０は、各歯車の歯数Ｎ１〜Ｎ４を適宜選択することで大きな減速比を得ることができる。
【００２４】
更に本実施形態に係る伝達比可変装置１０は、自転面歯車２２をハウジング部材１６に対して回動可能に設けており、この自転面歯車２２を回動駆動する駆動手段としてのモータ４４を備える。モータ４４は、自転面歯車２２の外周に固定されたロータ４８と、ロータ４８の外周側にロータ４８と対向するようにハウジング部材１６の内周に固定されたステータ４６とを有する。モータ４４には、不図示のケーブルを介して制御信号が供給される。
【００２５】
このような伝達比可変装置１０は、上述のように自転面歯車２２を回転駆動するモータ４４を備えることで、モータ４４からの入力を入力軸１２からの入力に加えて、または、モータ４４からの入力と入力軸１２からの入力との差分を出力軸１４に伝達することができる。
【００２６】
つまり、斜軸３８が回転することで、両面歯車３６は歯車３６ａが自転面歯車２２の歯車２２ａと噛み合いながら揺動し自転するが、モータ４４により自転面歯車２２を両面歯車３６の自転方向と同じ方向または逆方向に回動駆動することで入力軸１２と出力軸１４との伝達比（回転比）を変更することができる。
【００２７】
例えば、歯車２２ａの歯数Ｎ１＝３８、歯車３６ａの歯数Ｎ２＝４０、歯車３６ｂの歯数Ｎ３＝４０、歯車３４ａの歯数Ｎ４＝４０の場合において、斜軸３８が一回転する間にモータ４４により両面歯車３６の自転方向と同じ方向に自転面歯車２２を歯車３６ａの歯数２つ分の距離回転させる。この場合、歯車３６ａは歯車２２ａとの歯数差Ｎ２−Ｎ１に加えて歯数２つ分の距離動くため、この段階での回転比は（２＋２）／４０＝１／１０となる。
【００２８】
一方、歯車２２ａの歯数Ｎ１＝３８、歯車３６ａの歯数Ｎ２＝４０、歯車３６ｂの歯数Ｎ３＝４０、歯車３４ａの歯数Ｎ４＝４０の場合において、斜軸３８が一回転する間にモータ４４により両面歯車３６の自転方向と逆方向に自転面歯車２２を歯車３６ａの歯数１つ分の距離回転させる。この場合、歯車３６ａは歯車２２ａとの歯数差Ｎ２−Ｎ１から歯数１つ分の距離戻るため、この段階での回転比は（２−１）／４０＝１／４０となる。
【００２９】
以上、本実施形態に係る伝達比可変装置１０は、モータ４４により自転面歯車２２を回動させることで入力軸と出力軸との伝達比を変更することができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態における伝達比可変装置１０を備えた車両操舵装置について説明する。図２は、第２の実施形態に係る車両操舵装置の基本的な構成を示す概念図である。
【００３１】
車両操舵装置５０は、運転者によって操作されるステアリングホイール５２と、このステアリングホイール５２に連結されたステアリングシャフト５４と、ステアリングシャフト５４の下端に設けられたギヤボックス５６とを備える。ステアリングシャフト５４の下端には図示しないピニオンが連結されており、このピニオンがギヤボックス５６内において車両の左右方向（車幅方向）に延びるラックバー５８に噛合されている。
【００３２】
ラックバー５８の両端には、それぞれタイロッド６０の一端が接続されている。各タイロッド６０の他端は、左右の操舵輪６２を支持するナックルアーム６４に連結されている。ナックルアーム６４はキングピン６６を支点として回転する。ステアリングホイール５２が操作されてステアリングシャフト５４が回転されると、この回転がギヤボックス５６によって車両の左右方向の直線運動に変換される。この直線運動は、ナックルアーム６４のキングピン回りの回動に変換され、操舵輪６２の転舵が行われる。
【００３３】
ステアリングシャフト５４は、ステアリングホイール５２に連結された入力軸１２と、ギヤボックス５６に連結された出力軸１４とに分割されている。出力軸１４と入力軸１２とは、伝達比可変装置１０を介して接続されている。伝達比可変装置１０は、車両速度および操舵角などの情報に基づいて、ステアリングホイール５２と操舵輪６２との間の伝達特性を制御して、低速走行時から高速走行時を通じてステアリング操作性を向上させる機能を持つ装置である。
【００３４】
入力軸１２には、入力軸１２の回転角を検出することによりステアリングホイール５２の操舵角と操舵方向を検出する舵角センサ６８が設けられている。舵角センサ６８により検出されたステアリングホイール５２の操舵角と操舵方向や、車輪速センサ７０、車速センサ７２などからの検出値は、電子制御装置７４（以下、ＥＣＵ７４という）に入力される。ＥＣＵ７４は、車両速度や操舵角の情報に基づいて目標操舵角の演算を行い、伝達比可変装置１０が備える駆動手段としてのモータ４４に対し、目標操舵角に対応した操舵角を与える制御信号を伝達する。
【００３５】
上述のように、車両操舵装置５０に伝達比可変装置１０を備えることで、ステアリングホイール５２と操舵輪６２との間の伝達比を、車両の走行速度や操舵角に合わせて最適化することができる。
【００３６】
以上、本発明を各実施形態をもとに説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素およびプロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そのような変形例を述べる。
【００３７】
伝達比可変装置１０は、自転面歯車２２を回動駆動する駆動手段としてモータ４４の代わりにエンジンからの入力を利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態に係る伝達比可変装置の概略を示す断面図である。
【図２】第２の実施形態に係る車両操舵装置の基本的な構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  伝達比可変装置、  １２  入力軸、  １４  出力軸、  １６  ハウジング部材、  ２２  自転面歯車、  ３４  自転面歯車、  ３６  両面歯車、  ３８  斜軸、  ４４  モータ、  ４６  ステータ、  ４８  ロータ、  ５０  車両操舵装置、  ５２  ステアリングホイール、  ５４  ステアリングシャフト、  ５６  ギヤボックス、  ５８  ラックバー、  ６０  タイロッド、  ６２  操舵輪、  ６４  ナックルアーム、  ６６  キングピン、  ６８  舵角センサ、  ７０  車輪速センサ、  ７２  車速センサ、  ７４  電子制御装置。
【図１】
2007170624.tif 000003
【図２】
2007170624.tif 000004