(57)【要約】【課題】モータ軸の回転を小型かつ簡便な機構で減速して、転舵装置に接続された出力軸に伝達すること。【解決手段】ステアリングの操作に伴って軸周りに回転する入力軸１０と、入力軸１０の軸周りの回転を検知して駆動するモータ２０と、モータ２０の回転を減速するローラ減速機３０と、ローラ減速機３０によって減速したモータ２０の回転を出力する出力軸４０とを備え、ローラ減速機３０が、モータ２０のモータ軸２１に設けられた偏心円板３１と、偏心円板３１の外径側に嵌め込まれた軸受３２と、軸受３２の外径側に、この軸受３２と所定間隔をもって配置され、内周面に内歯３８が形成され、入力軸１０とともに軸周りに回転する減速機外輪３４と、軸受３２の軸受外輪３２ａと減速機外輪３４との間に、周方向に等間隔で配置された複数の減速機転動体３５と、減速機転動体３５を保持する減速機保持器３６とを備えたステアリング装置を構成する。【選択図】図１
2016210306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングの操作に伴って軸周りに回転する入力軸（１０）と、
前記入力軸（１０）の軸周りの回転を検知して駆動するモータ（２０）と、
前記モータ（２０）のモータ軸（２１）の回転を減速するローラ減速機（３０）と、
前記ローラ減速機（３０）によって減速した前記モータ軸（２１）の回転を出力する出力軸（４０）と、
を備え、
前記ローラ減速機（３０）が、
前記モータ軸（２１）に設けられた偏心円板（３１）と、
前記偏心円板（３１）の外径側に嵌め込まれた軸受（３２）と、
前記軸受（３２）の外径側に、この軸受（３２）と所定間隔をもって配置され、内周面に内歯（３８）が形成され、前記入力軸（１０）とともに軸周りに回転する減速機外輪（３４）と、
前記軸受（３２）の軸受外輪（３２ａ）と前記減速機外輪（３４）との間に、周方向に等間隔で配置された複数の減速機転動体（３５）と、
前記減速機転動体（３５）を保持する減速機保持器（３６）と、
を備えたステアリング装置。
【請求項２】
前記減速機外輪（３４）と前記モータ軸（２０）とを直結して、前記入力軸（１０）と前記モータ軸（２１）を一体に軸周りに回転させるロック機構（３９）をさらに備えた請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記減速機保持器（３６）を、前記出力軸（４０）と一体に構成した請求項１又は２に記載のステアリング装置。
【請求項４】
前記偏心円板（３１）を、前記モータ軸（２１）と一体に構成した請求項１から３のいずれか1項に記載のステアリング装置。
【請求項５】
前記偏心円板（３１）に、その回転軸周りの重量バランスを調節するバランサ機構（３１ａ）を形成した請求項１から４のいずれか1項に記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に用いられるステアリング装置に関し、特にモータ軸の回転の減速機構としてローラ減速機を採用したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者のステアリング操作をアシストするステアリング装置（パワーステアリング装置）として、ステアリングシャフトにモータを併設して、運転者のステアリング操作に伴って、このモータを駆動するようにしたものがある。このタイプのステアリング装置では、モータ軸の回転を減速機構で減速した上で、車輪を左右に転舵する転舵機構にその回転を伝達する。
【０００３】
この減速機構として、例えば、特許文献１〜５に示すものがある。特許文献１に示す減速機構は、波動歯車装置を採用している。この波動歯車装置は、楕円状の波動発生装置の外周に、可撓性を有するフレキシブルギアを設けた構成となっており、波動発生装置によって楕円状に撓ませたフレキシブルギアと、内周にギアが形成されたドリブンギア及びステータギアとを噛み合わせている。この波動歯車装置は、ドリブンギアの歯数を、ステータギアの歯数よりも少なく設定しており、波動発生装置を１回転したときに、ドリブンギアは、波動発生装置の回転方向と逆方向に、ドリブンギアとステータギアの歯数の差分だけ回転するようになっている。これにより、入力軸の回転を、歯数差／ドリブンギアの歯数で決まる減速比で減速することができる。
【０００４】
また、特許文献２〜５に示す減速機構は、所謂遊星ローラ減速機を採用している。この遊星ローラ減速機においては、入力軸が軸周りに回転することによって太陽ローラが回転し、この回転により遊星ローラが回転しながら太陽ローラの周りを回転する。遊星ローラが太陽ローラの周りを回転すると、この遊星ローラを保持する遊星キャリアも太陽ローラの周りを回転する。この遊星キャリアを出力軸とすることにより、モータの回転を所定の減速比で減速することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４７１３８号公報
【特許文献２】特開２００６−３００２２１号公報
【特許文献３】特開２０１２−３５７３８号公報
【特許文献４】特開２００３−１３７１０８号公報
【特許文献５】特開平６−１８３３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の波動歯車装置は、楕円状の波動発生装置の回転に伴ってフレキシブルギアを楕円状に変形させるため、この変形を容易に行い得る程度の柔軟性が要求される。その一方で、このフレキシブルギアは、ドリブンギア等と噛み合うことによってトルク伝達がなされるため、このトルク伝達に耐え得る十分な強度が要求される。柔軟性と強度は、素材に要求される特性としては相反するものであって、両方を兼ね備えた素材は高価となりやすく、製造コストの高騰につながる問題がある。
【０００７】
また、特許文献２〜５に記載の遊星ローラは、径方向に配置した複数のローラの転動摩擦によって、回転を伝達しつつ減速する構成を採用している。このため、回転機構が複雑となり製造コストが嵩みやすい問題がある。さらに、各ローラ間の伝達損失を減らすために、軸方向のローラ幅を十分大きくして摩擦力を確保する必要があり、小型化（軸方向の薄型化）が困難という問題もある。
【０００８】
そこで、この発明は、モータ軸の回転を小型かつ簡便な機構で減速して、転舵装置に接続された出力軸に伝達することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、この発明においては、ステアリングの操作に伴って軸周りに回転する入力軸と、前記入力軸の軸周りの回転を検知して駆動するモータと、前記モータのモータ軸の回転を減速するローラ減速機と、前記ローラ減速機によって減速した前記モータ軸の回転を出力する出力軸と、を備え、前記ローラ減速機が、前記モータ軸に設けられた偏心円板と、前記偏心円板の外径側に嵌め込まれた軸受と、前記軸受の外径側に、この軸受と所定間隔をもって配置され、内周面に内歯が形成され、前記入力軸とともに軸周りに回転する減速機外輪と、前記軸受の軸受外輪と前記減速機外輪との間に、周方向に等間隔で配置された複数の減速機転動体と、前記減速機転動体を保持する減速機保持器と、を備えたステアリング装置を構成した。
【００１０】
このローラ減速機は、減速機転動体が内歯に係合することにより、確実に入力軸の回転を出力軸に伝達することができるとともに、構成が複雑になるのを防ぎつつ軸方向の薄型化、及びトルク容量の増大を図ることができる。このため、ステアリング装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
【００１１】
前記構成においては、前記減速機外輪と前記モータ軸とを直結して、前記入力軸と前記モータ軸を一体に軸周りに回転させるロック機構をさらに備えた構成とすることができる。このように、ロック機構を設けることにより、何らかの理由でステアリング装置の駆動システムが失陥したときや、車両のイグニッションスイッチをオフ状態としてモータへの電力供給が断たれたとき等に、ステアリング操作に基づく入力軸の回転を直接モータ軸に伝達することができる。
【００１２】
前記各構成においては、前記減速機保持器を、前記出力軸と一体に構成することもできる。このように、減速機保持器と出力軸を一体に構成することにより、部品点数を減らして、ステアリング装置のアセンブリを容易に行うことができる。
【００１３】
前記各構成においては、前記偏心円板を、前記モータ軸と一体に構成することもできる。このように、偏心円板とモータ軸を一体に構成することにより、部品点数を減らして、ステアリング装置のアセンブリを容易に行うことができる。
【００１４】
前記各構成においては、前記偏心円板に、その回転軸周りの重量バランスを調節するバランサ機構を形成した構成とすることができる。このように、バランサ機構を形成することにより、偏心回転軸周りの重量バランスを改善して、偏心円板が回転する際の振動の抑制を図ることができる。このバランサ機構として、偏心円板の偏心側（重量が偏っている側）に貫通孔や薄肉部を形成したり、偏心側の逆側に肉盛部を形成したりすることができる。
【００１５】
前記各構成においては、前記ローラ減速機を同軸に複数配置した構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明においては、ステアリングの操作に伴って軸周りに回転する入力軸と、前記入力軸の軸周りの回転を検知して駆動するモータと、前記モータのモータ軸の回転を減速するローラ減速機と、前記ローラ減速機によって減速した前記モータ軸の回転を出力する出力軸と、を備え、前記ローラ減速機が、前記モータ軸に設けられた偏心円板と、前記偏心円板の外径側に嵌め込まれた軸受と、前記軸受の外径側に、この軸受と所定間隔をもって配置され、内周面に内歯が形成され、前記入力軸とともに軸周りに回転する減速機外輪と、前記軸受の軸受外輪と前記減速機外輪との間に、周方向に等間隔で配置された複数の減速機転動体と、前記減速機転動体を保持する減速機保持器と、を備えたステアリング装置を構成した。
【００１７】
このように、減速機構にローラ減速機を用いることにより、確実に入力軸の回転を出力軸に伝達することができるとともに、構成が複雑になるのを防ぎつつ軸方向の薄型化を図ることができる。このため、ステアリング装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明に係るステアリング装置を示す縦断面図
【図２】図１に示すステアリング装置の要部を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）中のｂ−ｂ線に沿う断面図
【図３】図２（ｂ）に示すローラ減速機の要部を示す縦断面図
【図４】図１に示すステアリング装置の変形例を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）中のｂ−ｂ線に沿う断面図
【図５】図１に示すステアリング装置の他の変形例を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）中のｂ−ｂ線に沿う断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明に係るステアリング装置を図１、図２（ａ）（ｂ）に示す。このステアリング装置は、運転者のステアリングの操作に伴って軸周りに回転する入力軸１０と、入力軸の軸周りの回転を検知して駆動するモータ２０と、モータ２０のモータ軸２１の回転を減速するローラ減速機３０と、及び、ローラ減速機３０によって減速したモータ軸２１の回転を出力する出力軸４０と、出力軸４０の軸周りの回転を、左右の車輪を転舵する横方向の動きに変換するラックアンドピニオン機構５０とを主要な構成要素としている。これらの構成要素は、ステアリング装置のハウジング１１内に収納されている。
【００２０】
ハウジング１１は、第一ハウジング１１ａと第二ハウジング１１ｂを結合することによって構成され、第一ハウジング１１ａ側に、モータ２０、ローラ減速機３０等が、第二ハウジング１１ｂ側に、出力軸４０、ラックアンドピニオン機構５０等が主に収納されている。第一ハウジング１１ａの端部開口は、入力軸１０を通す貫通孔が中央に形成されたキャップ１２によって塞がれている。
【００２１】
入力軸１０の一端側は、図示しない等速ジョイントを介して図示しないステアリングシャフトに接続されており、入力軸１０の他端側は、キャップ１２に形成された貫通孔に挿し込まれている。この入力軸１０には、図示しない操舵角センサが設けられており、この操舵角センサによって検知された入力軸１０の回転角に対応して、モータ２０を駆動するようになっている。このモータ２０は軸心が中空となっており、この中空部分にモータ軸２１が通されている。モータ軸２１の回転数は、モータ２０に併設された回転数センサ２２で検知される。
【００２２】
ローラ減速機３０は、モータ２０のモータ軸２１に設けられた偏心円板３１と、偏心円板３１の外径側に嵌め込まれた軸受３２及び支持軸受３３ａ、３３ｂと、軸受３２の外径側に設けられる減速機外輪３４と、軸受３２の軸受外輪３２ａと減速機外輪３４との間に、周方向に等間隔で配置された複数の減速機転動体３５と、減速機転動体３５を保持する減速機保持器３６とを備えている。
【００２３】
偏心円板３１は、その軸方向に外径が３段階に変化しており、この３段階の中央の段部の外周縁が、この偏心円板３１に形成された偏心回転軸３７（貫通孔）に対して偏心している。これに対して、この中央の両隣の段部の外周縁は、偏心回転軸３７と同心となっている。軸受３２は中央の段部に嵌め込まれる一方で、支持軸受３３ａ、３３ｂは中央の両隣の段部に嵌め込まれている。両支持軸受３３ａ、３３ｂのうち、一方の支持軸受３３ａは、減速機外輪３４との間に介在して設けられ、他方の支持軸受３３ｂは、減速機保持器３６との間に介在して設けられている。減速機保持器３６とハウジング１１（第二ハウジング１１ｂ）との間には、支持軸受３３ｃが介在して設けられている。
【００２４】
偏心回転軸３７には、モータ２０のモータ軸２１が嵌め込まれている。図１、図２（ａ）（ｂ）に示す状態においては、偏心円板３１の重心は、モータ軸２１の軸心よりも若干上側に位置している。この実施形態においては、偏心円板３１とモータ軸２１を別部材で構成したが、これらを一体の部材で構成することもできる。
【００２５】
偏心円板３１の中央の段部の外周縁には、軸受３２の軸受内輪３２ｂが嵌め込まれている。この軸受内輪３２ｂの外径側には軸受外輪３２ａが設けられ、軸受内輪３２ｂと軸受外輪３２ａの間には、保持器３２ｃによって保持された転動体３２ｄが所定間隔で設けられている（図２（ａ）等参照）。
【００２６】
軸受外輪３２ａの外径側には、所定間隔をもって減速機外輪３４が設けられている。この減速機外輪３４の内周面側は、周方向に所定間隔で内歯３８が形成された内歯ギアとなっている（図２（ｂ）等参照）。また、減速機外輪３４は、モータ２０を覆うように入力軸１０側に延設され、その延設端部の内径側には、入力軸１０がスプライン嵌合（セレーション嵌合も同じ）により嵌め込まれている。この延設端部の外径側、及び、減速機外輪３４の軸受３２側の端部の外径側には、ハウジング１１（第一ハウジング１１ａ）との間に介在する支持軸受３３ｄ、３３ｅがそれぞれ設けられている。このため、ステアリングを操作して入力軸１０を軸周りに回転すると、減速機外輪３４を一体的に回転することができる。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、この構成においては、周方向に内歯３８が２９個形成される一方で、軸受３２の軸受外輪３２ａと内歯３８の間には、周方向に等間隔で１５個の減速機転動体３５が設けられている。減速機転動体３５は、減速機保持器３６によって保持されている。この減速機保持器３６は、出力軸４０側に延設され、その延設端部の内径側には、出力軸４０がスプライン嵌合（セレーション嵌合も同じ）により嵌め込まれている。このため、モータ２０の回転が、ローラ減速機３０により減速されて、減速機保持器３６から出力軸４０に伝達される。この実施形態においては、減速機保持器３６と出力軸４０を別部材で構成したが、これらを一体の部材で構成することもできる。
【００２８】
図１等に示すように、偏心円板３１の重心が、モータ軸２１の軸心よりも上側に位置している場合、この偏心円板３１の偏心量に対応して、軸受３２も上向きに偏心し、周方向に所定間隔で配置された減速機転動体３５のうち、図３に示すように、軸受３２のちょうど上側に位置する減速機転動体３５が内歯３８の歯底に位置する。そして、軸受３２のちょうど上側から、周方向に沿って下向きに移動するにつれて、減速機転動体３５と内歯３８の噛合いのずれが大きくなり、軸受３２の下側付近では、減速機転動体３５と内歯３８が噛み合わない状態となっている（図２（ｂ）参照）。
【００２９】
このローラ減速機３０は、使用部材に対して剛性や柔軟性等の高い材料特性が要求される波動歯車装置減速機と比較して、製造コストの抑制を図ることができる。さらに、遊星ローラ減速機と比較して、軸方向の薄型化を図ることができ、ステアリング装置をコンパクトにすることができる。
【００３０】
減速機外輪３４とモータ軸２１との間には、ロック機構３９が設けられている。このロック機構３９は、減速機外輪３４側に設けられる図示しないロック本体と、モータ軸２１側に形成される図示しないロック受け部とから構成される。ロック本体は、図示しないアクチュエータと、このアクチュエータによって作動する図示しないロック部とを備える。ロック部は、アクチュエータにより進退可能に作動する。何らかの理由でステアリング装置の駆動システムが失陥したときや、車両のイグニッションスイッチをオフ状態としてモータ２０への電力供給が断たれたとき等に、ロック部をアクチュエータにより突出させることにより、ロック部をロック受けに嵌合させる。
【００３１】
このように、ロック部とロック本体を嵌合させることにより、ステアリング操作に基づく回転をモータ軸２１に直接伝達することができる。このため、駆動システムが失陥したときや、イグニッションスイッチをオフ状態としたときでも、運転者が必要最小限のステアリング操作を行うことができる。
【００３２】
ラックアンドピニオン機構５０は、出力軸４０に形成されたピニオン５１と、このピニオン５１と噛み合うラック５２とを備えている。出力軸４０の軸周りの回転に伴って、ピニオン５１を軸周りに回転させると、ラック５２が左右に移動する。このラック５２の左右への移動によって、車輪を左右に転舵することができる。
【００３３】
ステアリング操作に伴ってモータ２０を駆動して、モータ軸２１を軸周りに回転すると、偏心円板３１がその偏心回転軸３７周りに回転する。この偏心円板３１の回転に伴って、減速機転動体３５と内歯３８とが完全に噛み合う位置が、図２（ｂ）に示す軸受３２の上側から、その周方向に順次移動する。そして、モータ軸２１が一方向に一回転する間に、減速機転動体３５が内歯３８一つ分だけ周方向に移動し、減速機転動体３５を保持する減速機保持器３６の軸周りの回転が、モータ軸２１の回転に対して減速される。
【００３４】
例えば、図２（ｂ）に示すローラ減速機３０の場合、その減速比は１：２８となる。この減速比は、内歯３８の歯数、減速機転動体３５の個数を変えることによって適宜変更することができる。出力軸４０には、ローラ減速機３０によって減速されたモータ軸２１の回転と、ステアリング操作に伴って軸周りに回転した入力軸１０の回転とを合わせた回転量が伝達される。
【００３５】
図４（ａ）（ｂ）に図１に示すステアリング装置の変形例を示す。このステアリング装置においては、偏心円板３１に、その回転軸周りの重量バランスが均等になるように調節するバランサ機構を形成した構成としている。このバランサ機構として、偏心円板３１の偏心側に形成した肉抜き穴３１ａを採用することができる。このように、バランサ機構を形成することにより、偏心円板３１が回転する際の振動の発生を抑制することができる。なお、図４（ａ）（ｂ）においては円柱状の穴としたが、この形状は一例であって、肉抜き穴３１ａの形状を変更（楕円状、多角形状等）したり、肉抜き穴３１ａの代わりに偏心側に薄肉部を形成したり、あるいは、偏心側の逆側に肉盛部を形成したりすることによって、重量バランスを調節することもできる。
【００３６】
図５（ａ）（ｂ）に図１に示すステアリング装置の他の変形例を示す。このステアリング装置においては、偏心円板３１に形成する偏心回転軸３７（貫通孔）の内径を、図４（ａ）（ｂ）に示すステアリング装置に用いられる偏心円板３１の偏心回転軸３７の内径よりも大きくしている。このように、偏心円板３１の偏心回転軸３７の内径を大きくすると、偏心円板３１の回転モーメントが小さくなり、モータ２０の容量を変えることなくモータ軸２１の回転を一層スムーズに減速することができる。
【００３７】
上記において示したステアリング装置はあくまでも一例であって、モータ軸２１の回転を小型かつ簡便な機構で減速して、転舵装置に接続された出力軸４０に伝達する、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部品の形状や配置を変更したり、別途部品を追加したりすることも許容される。また、ローラ減速機３０を同軸に複数配置して、減速比を大きくしたステアリング装置とすることも可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  入力軸
１１  ハウジング
１１ａ  第一ハウジング
１１ｂ  第二ハウジング
１２  キャップ
２０  モータ
２１  モータ軸
２２  回転数センサ
３０  ローラ減速機
３１  偏心円板
３１ａ  肉抜き穴（バランサ機構）
３２  軸受
３２ａ  軸受外輪
３２ｂ  軸受内輪
３２ｃ  保持器
３２ｄ  転動体
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ  支持軸受
３４  減速機外輪
３５  減速機転動体
３６  減速機保持器
３７  偏心回転軸
３８  内歯
３９  ロック機構
４０  出力軸
５０  ラックアンドピニオン機構
５１  ピニオン
５２  ラック
【図１】
2016210306.tif 000003
【図２】
2016210306.tif 000004
【図３】
2016210306.tif 000005
【図４】
2016210306.tif 000006
【図５】
2016210306.tif 000007