(57)【要約】【課題】ラックアンドピニオン式のステアリング装置の製造コストを低減させる。【解決手段】ステアリング装置１００は、最大操舵角が片側１８０°以下であるバーハンドル１から操舵トルクが入力されて回転するステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２と共に回転するピニオンギヤ２１と、ピニオンギヤ２１に噛み合うラックギヤ２４Ａを有し車輪５を転舵するラック軸２４と、を備え、ピニオンギヤ２１は、ステアリングシャフト２に別体として連結される。【選択図】図２
2017007407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大操舵角が片側１８０°以下である操舵ハンドルから操舵トルクが入力されて回転するステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトと共に回転するピニオンギヤと、
前記ピニオンギヤに噛み合うラックギヤを有し車輪を転舵するラック軸と、
前記操舵トルクを補助する回転トルクを前記ラック軸に付与する電動モータと、
前記電動モータの回転を減速して前記ラック軸に伝達する減速部と、を備え、
前記ピニオンギヤは、前記ステアリングシャフトに別体として連結されることを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
前記ステアリングシャフトは、
前記操舵ハンドルに連係して前記操舵トルクが伝達される入力軸と、
前記入力軸に連結されて先端に前記ピニオンギヤが連結される出力軸と、を有し、
前記出力軸は、前記ピニオンギヤが連結される前記先端に向かうにつれ外径が減少する階段状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記減速部は、前記出力軸に形成される圧入部に圧入されるウォームホイールを有して、前記ウォームホイールを介して前記出力軸に前記電動モータの回転を伝達し、
前記ピニオンギヤの外径は、前記出力軸の前記圧入部の外径よりも大きく形成されることを特徴とする請求項２に記載のステアリング装置。
【請求項４】
前記ピニオンギヤの外径は、前記出力軸の最大外径よりも大きく形成されることを特徴とする請求項３に記載のステアリング装置。
【請求項５】
前記減速部は、
前記電動モータの回転を減速して出力する第１減速部と、
前記第１減速部の出力を減速して前記出力軸に伝達する第２減速部と、を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つ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】
本発明は、ステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、入力軸にピニオン軸である出力軸が連結され、出力軸にはラック軸が噛み合って、操舵力を転舵輪に伝達するラックアンドピニオン式ステアリング装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のようなラックアンドピニオン式のステアリング装置では、所望の車輪最大転舵角に応じて、操舵ハンドルの最大操舵角とラックアンドピニオンの減速比が決定される。
【０００５】
操舵ハンドルの最大操舵角が比較的大きい車両の場合には、操舵ハンドルの最大操舵角を調整することにより、ラックアンドピニオンの減速比を変更することなく、最大転舵角を調整することができる。
【０００６】
これに対し、操舵ハンドルの最大操舵角が比較的小さい角度で制限される車両の場合には、最大操舵角が制限されることにより、操舵ハンドルの最大操舵角の調整のみでは最大転舵角の調整が困難となる。よって、このような場合には、ラックアンドピニオンの減速比も変更する必要がある。
【０００７】
このため、操舵ハンドルの最大操舵角が比較的小さい角度に制限される車両では、最大転舵角の大きさに応じてラックアンドピニオンを製造しなければならず、製造コストが増加する。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、最大操舵角が小さい操舵ハンドルによって車輪を転舵するラックアンドピニオン式のステアリング装置の製造コストを低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、ステアリング装置であって、最大操舵角が片側１８０°以下である操舵ハンドルから操舵トルクが入力されて回転するステアリングシャフトと、ステアリングシャフトと共に回転するピニオンギヤと、ピニオンギヤに噛み合うラックギヤを有し車輪を転舵するラック軸と、を備え、ピニオンギヤは、ステアリングシャフトに別体として連結されることを特徴とする。
【００１０】
第１の発明では、ピニオンギヤがステアリングシャフトに別体として連結されるため、ピニオンギヤのみを交換することにより、操舵角に対するラック軸の移動量が容易に調整される。よって、ピニオンギヤ以外のステアリング装置の構成は、車輪の最大転舵角の大きさに関係なく共通化することができる。
【００１１】
第２の発明は、ステアリングシャフトが、操舵ハンドルに連係して操舵トルクが伝達される入力軸と、入力軸に連結されて先端にピニオンギヤが連結される出力軸と、を有し、出力軸は、ピニオンギヤが連結される先端に向かうにつれ外径が減少する階段状に形成されることを特徴とする。
【００１２】
第２の発明では、出力軸の外周に設けられるピニオンギヤ以外の部品を先端から挿入することにより、出力軸の外周との間に充分な隙間を持って部品を挿入することができる。したがって、ステアリング装置を容易に組み立てることができる。
【００１３】
第３の発明は、減速部が、出力軸に形成される圧入部に圧入されるウォームホイールを有して、ウォームホイールを介して出力軸に電動モータの回転を伝達し、ピニオンギヤの外径が、出力軸の圧入部の外径よりも大きく形成される。
【００１４】
第４の発明は、ピニオンギヤの外径が、出力軸の最大外径よりも大きく形成されることを特徴とする。
【００１５】
第３及び第４の発明によれば、ピニオンギヤがステアリングシャフトに別体として連結されるため、外径が大きいピニオンギヤであっても共通の出力軸に連結して、容易にラックアンドピニオン機構を構成することができる。
【００１６】
第５の発明は、減速部が、電動モータの回転を減速して出力する第１減速部と、第１減速部の出力を減速して出力軸に伝達する第２減速部と、を有することを特徴とする。
【００１７】
第５の発明では、電動モータの回転が第１減速部及び第２減速部によって減速されることにより、出力軸には大きな回転トルクが付与されてアシスト力が向上する。
【００１８】
第５の発明によれば、操舵ハンドルの操舵角が小さい場合にも、小型の電動モータによって大きな回転トルクがアシスト力としてステアリングシャフトに付与され、転舵力を確保することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、操舵角が小さい操舵ハンドルによって車輪を転舵するラックアンドピニオン式のステアリング装置の製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るステアリング装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るステアリング装置の出力軸の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るステアリング装置の減速部の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るステアリング装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るステアリング装置１００について説明する。
【００２２】
ステアリング装置１００は、車両に搭載され、ドライバが操舵ハンドルとしてのバーハンドル１に加える操舵トルクを変換して車輪５を転舵する装置である。
【００２３】
図１に示すように、ステアリング装置１００は、バーハンドル１から入力される操舵トルクによって回転するステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２の回転を変換して車輪５を転舵するラックアンドピニオン機構２０と、操舵トルクを補助する回転トルクをステアリングシャフト２に付与する電動モータ３０と、電動モータ３０の回転をステアリングシャフト２に減速して伝達する減速部４０と、を備える。
【００２４】
バーハンドル１には、ドライバの操作によって操舵トルクが入力される。バーハンドル１は、中立位置から左右のそれぞれに１８０°の範囲内で操舵可能な操舵ハンドルである。つまり、バーハンドル１は、最大操舵角が片側１８０°以下に制限される操舵ハンドルである。
【００２５】
ステアリングシャフト２は、バーハンドル１に連係して操舵トルクが伝達される入力軸３と、下端がラックアンドピニオン機構２０に連係する出力軸１０と、入力軸３と出力軸１０を連結するトーションバー４と、を有する。ステアリングシャフト２は、ハウジング６（図２参照）に収容される。
【００２６】
出力軸１０は、図２に示すように、トーションバー４を介して入力軸３に連結され、第１シャフト軸受８０及び第２シャフト軸受８１を介してハウジング６に回転自在に支持される。第１シャフト軸受８０及び第２シャフト軸受８１は、転がり軸受である。
【００２７】
ステアリングシャフト２を収容するハウジング６は、入力軸３を収容するシャフトケース７と、減速部４０を収容するギヤケース８と、ラックアンドピニオン機構２０を収容するラックケース９と、を有する。
【００２８】
ラックアンドピニオン機構２０は、出力軸１０とは別体に形成されて出力軸１０に連結され出力軸１０の回転に伴って回転するピニオンギヤ２１と、ピニオンギヤ２１に噛み合うラックギヤ２４Ａを有し車輪５を転舵するラック軸２４と、を有する。
【００２９】
ラック軸２４は、ラックケース９に設けられる支持機構２５によってピニオンギヤ２１に向けて付勢される。支持機構２５は、ラック軸２４に摺接するプレッシャパッド２６と、ラックケース９に螺合するアジャスタカバー２７と、プレッシャパッド２６とアジャスタカバー２７との間に圧縮状態で介装されピニオンギヤ２１に向けてプレッシャパッド２６を付勢するスプリング２８と、を有する。アジャスタカバー２７の螺合位置を変更することにより、スプリング２８のセット荷重が調整されて、ラック軸２４への付勢力が調整される。ラック軸２４がピニオンギヤ２１に向けて付勢されることにより、ラック軸２４とピニオンギヤ２１との間のバックラッシュが低減され、ピニオンギヤ２１が回転してラック軸２４が移動する際の歯打ち音が低減される。
【００３０】
出力軸１０は、ドライバの操作によってバーハンドル１に入力される操舵トルクが入力軸３及びトーションバー４を介して出力軸１０に伝達されることにより、回転する。ラック軸２４のラックギヤ２４Ａに噛み合うピニオンギヤ２１が出力軸１０の回転に伴って回転することにより、ラック軸２４が直線運動する。ラック軸２４が直線運動することにより、タイロッド（図示省略）等を介して車輪５が転舵される。このように、出力軸１０の回転がラックアンドピニオン機構２０によって直線運動に変換されて、車輪５が転舵される。
【００３１】
電動モータ３０は、ドライバによるバーハンドル１の操舵を補助する回転トルクを付与するための動力源である。電動モータ３０が回転軸３１（図３参照）から出力する回転トルクは、ドライバのバーハンドル１の操作によってねじれるトーションバー４のねじれ量をトルクセンサ（図示省略）により検出し、検出されたねじれ量に基づいてコントローラ（図示省略）により演算される。電動モータ３０が出力する回転トルクは、減速部４０によって減速されてステアリングシャフト２の出力軸１０にアシスト力として伝達される。このように、バーハンドル１から入力される操舵トルクを検出するトルクセンサの検出結果に基づいて電動モータ３０が駆動され、電動モータ３０はステアリングシャフト２を介してラックアンドピニオン機構２０のラック軸２４に回転トルクを付与する。よって、電動モータ３０によりドライバによるバーハンドル１の操舵が補助される。
【００３２】
図３に示すように、減速部４０は、電動モータ３０の回転を減速して出力する第１減速部５０と、第１減速部５０の出力を減速して出力軸１０に伝達する第２減速部６０と、を有する。第１減速部５０は、電動モータ３０の回転軸３１に連結される遊星歯車機構である。第２減速部６０は、ウォームホイール６１と、ウォームホイール６１と噛み合うウォーム軸６２と、を有するウォームギヤ機構である。第２減速部６０のウォームホイール６１は、後述する出力軸１０の圧入部１２に圧入されて第２減速部６０の出力を出力軸１０に伝達する。第１減速部５０及び第２減速部６０の構成については、後に具体的に説明する。
【００３３】
次に、出力軸１０の構成について具体的に説明する。
【００３４】
図２に示すように、出力軸１０の外周には、上端から第２減速部６０のウォームホイール６１、第１シャフト軸受８０、ラックアンドピニオン機構２０のピニオンギヤ２１、及び第２シャフト軸受８１（以下、必要に応じてこれらを「取付部品」と称する。）が取り付けられる。各取付部品は、上端側の部品から順に出力軸１０の下端から挿入されて出力軸１０の外周に取り付けられる。
【００３５】
出力軸１０は、大径部１１と、大径部１１よりも外径が小さく第２減速部６０のウォームホイール６１が圧入される圧入部１２と、圧入部１２よりも外径が小さく第１シャフト軸受８０が取り付けられる第１支持部１３と、第１支持部１３よりも外径が小さくラックアンドピニオン機構２０のピニオンギヤ２１が連結される連結部１４と、連結部１４よりも外径が小さく第２シャフト軸受８１が取り付けられる第２支持部１５と、を有する。出力軸１０では、上端から下端に向かって大径部１１、圧入部１２、第１支持部１３、連結部１４、第２支持部１５の順に設けられる。つまり、大径部１１の外径が、出力軸１０の最大外径である。このように、出力軸１０は、先端（下端）に向かうにつれ外径が減少する階段状に形成される。
【００３６】
大径部１１と圧入部１２との間には、第１段差１１Ａが形成される。圧入部１２と第１支持部１３との間には、第２段差１２Ａが形成される。ウォームホイール６１は、出力軸１０の下端側から第１段差１１Ａに当接するまで圧入部１２に圧入される。これにより、ウォームホイール６１は、ウォーム軸６２と噛み合う位置に位置決めされる。ウォームホイール６１は、軸方向長さが圧入部１２の軸方向長さよりも大きく形成されて、第２段差１２Ａから軸方向に突出する。
【００３７】
ウォームホイール６１と第１シャフト軸受８０との間には、両者に当接する環状の第１カラー部材８２が設けられる。第１カラー部材８２は、外径がウォームホイール６１の内径よりも大きく形成される。
【００３８】
第１シャフト軸受８０は、ギヤケース８とラックケース９との間に挟持され、出力軸１０の第１支持部１３を回転自在に支持する。
【００３９】
第１支持部１３と連結部１４との間には、第３段差１３Ａが形成される。ピニオンギヤ２１は、第３段差１３Ａに当接する当接部２２と、ラック軸２４のラックギヤ２４Ａに噛み合う本体部２３と、を有する。ピニオンギヤ２１は、出力軸１０の下端から挿入されて連結部１４に圧入され、当接部２２が第３段差１３Ａに当接することにより位置決めされる。このように、ピニオンギヤ２１は、本体部２３がラック軸２４のラックギヤ２４Ａに噛み合う位置に位置決めされて連結部１４に連結される。
【００４０】
ピニオンギヤ２１の本体部２３の外径は、出力軸１０の大径部１１の外径、つまり出力軸１０の最大外径よりも大きく形成される。このように、ピニオンギヤ２１の本体部２３の外径を大きく形成することにより、最大操舵角が片側１８０°以下と比較的小さいバーハンドル１であっても、減速比を小さくしてラック軸２４の移動量を大きくすることができる。
【００４１】
連結部１４と第２支持部１５との間には、第４段差１４Ａが形成される。ピニオンギヤ２１と第２シャフト軸受８１との間には、両者に当接する環状の第２カラー部材８３が設けられる。第２カラー部材８３は、外径がピニオンギヤ２１の内径よりも大きく形成される。
【００４２】
第２シャフト軸受８１は、出力軸１０の下端から第２カラー部材８３を介して第４段差１４Ａに当接するまで出力軸１０に挿入される。
【００４３】
第２支持部１５の先端には雄ねじ１５Ａが形成される。雄ねじ１５Ａにはナット部材８４が螺合し、ナット部材８４は第２シャフト軸受８１に当接する。これにより、第１、第２カラー部材８２，８３を介して軸方向に隣接する全ての取付部品が位置決めされて、出力軸１０の外周に取り付けられる。第２支持部１５の先端にナット部材８４が螺合することにより、出力軸１０の外周に設けられる各取付部品が位置決めされて出力軸１０からの抜けが規制される。
【００４４】
ラックケース９は、ナット部材８４を第２支持部１５に螺合して全ての取付部品を出力軸１０に取り付けた後に、ギヤケース８に取り付けられる。ラックケース９が、第２シャフト軸受８１を介して出力軸１０を回転自在に支持する。
【００４５】
ここで、ラックアンドピニオン式のステアリング装置では、所望の車輪最大転舵角に応じて、操舵ハンドルの最大操舵角とラックアンドピニオンの減速比が決定される。よって、車種ごとに車輪の最大転舵角が異なる場合や車両の最大転舵角を調整するためには、操舵ハンドルの最大操舵角を調整することや、ラックアンドピニオン機構の減速比を変更することによりラック軸の移動量を変更することが考えられる。
【００４６】
バギー車といったＡＴＶ（Ａｌｌ  Ｔｅｒｒａｉｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：全地形対応車）やアクセル、ブレーキが操舵ハンドル付近に設けられる車両では、操舵ハンドルの最大操舵角が片側１８０°以下と比較的小さい角度に制限される。操舵ハンドルの最大操舵角が比較的小さい場合には、出力軸の回転角度が小さく単位操舵角当たりのラック軸の移動量が大きいため、最大操舵角の調整量が小さい場合でも、最大転舵角は大きく変化する。よって、所望の最大転舵角とするためには最大操舵角を高い精度で調整しなければならず、操舵ハンドルの最大操舵角の調整によって所望の車輪最大転舵角に調整することが困難である。また、最大操舵角が小さい角度に制限されるため、制限された角度以上の最大操舵角とすることもできない。このため、最大操舵角が比較的小さい車両の場合では、所望の最大転舵角とするために、ラックアンドピニオン機構の減速比を変更しなければならない場合がある。
【００４７】
操舵ハンドルの最大操舵角が比較的小さい車両では、ラック軸の移動量を大きくするためには、最大操舵角が大きい車両よりもラックアンドピニオン機構の減速比をより小さくする必要がある。しかしながら、減速比を小さくしすぎると、例えばウォームホイールを介して回転トルクが伝達されるため大径に形成される圧入部など、出力軸の他の部分よりもピニオンギヤの外径が大きくなることがある。
【００４８】
出力軸とピニオンギヤとを一体形成する場合において、ピニオンギヤを出力軸の他の部分の外径よりも大きくするには、ピニオンギヤの外径に合わせた素材から出力軸を形成しなければならず、加工前の素材径が大きくなる。また、ピニオンギヤと出力軸とを一体形成する場合には、ピニオンギヤの形状のみが異なる出力軸を車輪の最大転舵角に応じて製造しなければならないため、部品点数及び製造工数が増加する。よって、最大操舵角が小さい操舵ハンドルを搭載した車両のステアリング装置がピニオンギヤと一体形成された出力軸を有している場合には、製造コストが増加する。
【００４９】
これに対し、ステアリング装置１００では、ピニオンギヤ２１が出力軸１０の連結部１４に連結される別部品であるため、ピニオンギヤ２１を出力軸１０とは別に形成することができる。このため、圧入部１２や大径部１１よりも外径が大きいピニオンギヤ２１であっても、ピニオンギヤ２１の大きさに関わらず出力軸１０を共通化でき、出力軸１０の加工前の素材径を大きくする必要がない。よって、出力軸１０とピニオンギヤ２１とを一体形成する場合と比較して、出力軸１０及びピニオンギヤ２１を低コストで容易に形成することができる。したがって、車輪５の最大転舵角が異なる車両であっても、ピニオンギヤ２１のみを交換することで、バーハンドル１の最大操舵角を高い精度で調整することなく、ラック軸２４の移動量を容易に調整できる。以上のように、最大転舵角が車種ごとに異なる場合や車両の最大転舵角を調整する場合であっても、共通の出力軸１０を使用することができ、ステアリング装置１００の製造コストを低減することができる。
【００５０】
また、ピニオンギヤ２１が出力軸１０に連結される別部品であるため、出力軸１０とピニオンギヤ２１とを別の素材により形成することができる。このため、例えば、ピニオンギヤ２１を耐摩耗性が高い素材で形成し、出力軸１０を比較的安価な素材で形成することにより、耐久性を確保しつつステアリング装置１００のコストをさらに低減することができる。
【００５１】
また、出力軸１０は上端から下端に向けて外径が減少する階段形状に形成され、取付部品の内径は出力軸１０の外径に対応して形成される。つまり、上端側のウォームホイール６１の内径が最も大きく、下端側の部品になるにつれ内径が小さくなる。よって、上端側の部品から順に出力軸１０の下端から出力軸１０の外周との間に充分な隙間をもって挿入することができる。このため、ステアリング装置１００の組み立てを容易に行うことができる。また、ステアリング装置１００の組み立てが容易であるため、ピニオンギヤ２１の交換も容易となる。
【００５２】
次に、図３を参照して、第１減速部５０及び第２減速部６０の構成について、具体的に説明する。
【００５３】
図３に示すように、第１減速部５０は、電動モータ３０の回転軸３１に連結されるサンギヤ５１と、サンギヤ５１の外側に設けられギヤケース８に固定されるリングギヤ５２と、サンギヤ５１とリングギヤ５２との間に設けられサンギヤ５１及びリングギヤ５２のそれぞれと噛み合う複数のプラネタリギヤ５３と、複数のプラネタリギヤ５３を互いに連結するキャリア５４と、を有する遊星歯車機構である。
【００５４】
複数のプラネタリギヤ５３は、サンギヤ５１の外側に等角度間隔で設けられ、サンギヤ５１及びリングギヤ５２のそれぞれと噛み合う。電動モータ３０の回転に伴いサンギヤ５１が回転すると、プラネタリギヤ５３はサンギヤ５１の周りを回転する。図３では、単一のプラネタリギヤ５３のみを図示し、その他のプラネタリギヤ５３は図示を省略している。
【００５５】
キャリア５４は、中央部に貫通孔５５Ａを有する筒部５５と、筒部５５の端部から径方向に突出して設けられるフランジ部５６と、フランジ部５６に設けられ複数のプラネタリギヤ５３にそれぞれ圧入される複数の連結ピン５７と、を有する。
【００５６】
第２減速部６０のウォームホイール６１は、出力軸１０の圧入部１２に圧入される金属製の芯金６１Ａと、芯金６１Ａの周囲にモールド成形され歯部６１Ｃが外周に形成される樹脂部６１Ｂと、を有する。ウォームホイール６１では、芯金６１Ａの周囲に樹脂部６１Ｂをモールド成形した後に樹脂部６１Ｂの外周に歯部６１Ｃが形成されるものでもよいし、歯部６１Ｃが形成された樹脂部６１Ｂが芯金６１Ａに圧入されるものでもよい。
【００５７】
第２減速部６０のウォーム軸６２には、ウォームホイール６１の歯部６１Ｃと噛み合う歯部６２Ａが形成される。ウォーム軸６２は、電動モータ３０の回転軸３１と同軸状にギヤケース８に収容され、一端６２Ｂが第１減速部５０におけるキャリアの貫通孔５５Ａに挿入されてセレーション結合される。
【００５８】
ウォーム軸６２は、一対のウォーム軸受６３，６４によって両端が回転自在に支持される。ウォーム軸６２の電動モータ３０側の一端６２Ｂを支持するウォーム軸受６３は、軸方向に並んで設けられるロックナット６５とギヤケース８に形成される段差部８Ａとの間で保持される。また、ウォーム軸受６３を挟んでロックナット６５と反対側のウォーム軸６２には、ウォーム軸受６３の内径よりも大きい外径を有する係止部６２Ｃが形成される。ウォーム軸６２の他端６２Ｄは段付き形状に形成されて、他方のウォーム軸受６４に当接する。これにより、軸方向へのウォーム軸６２の移動が規制される。
【００５９】
第１減速部５０におけるキャリア５４の筒部５５は、ウォーム軸６２の一端６２Ｂを支持するウォーム軸受６３を保持するロックナット６５の内径よりも小さい外径に形成されて、ロックナット６５の内側に収容される。これにより、キャリア５４とウォーム軸６２との連結長さが長くなるため、第１減速部５０から第２減速部６０により大きな力を伝達することができる。また、筒部５５がロックナット６５の内側に収容されることにより、減速部４０全体の軸方向長さを短くすることができ、減速部４０が小型化される。
【００６０】
電動モータ３０が駆動して回転軸３１が回転すると、第１減速部５０のサンギヤ５１が回転する。サンギヤ５１の回転に伴い、プラネタリギヤ５３がリングギヤ５２及びサンギヤ５１それぞれに噛み合いながらサンギヤ５１の周りを回転する。これにより、電動モータ３０の回転は、サンギヤ５１とリングギヤ５２との歯数に応じた減速比により減速されて、キャリア５４の回転として出力される。
【００６１】
キャリア５４の回転に伴い、第２減速部６０のウォーム軸６２が回転する。ウォーム軸６２の回転に伴い、ウォームホイール６１は、ウォーム軸６２における歯部６２Ａの歯数とウォームホイール６１における歯部６１Ｃの歯数とに応じた減速比により減速されて回転する。よって、ウォーム軸６２の回転は、ウォーム軸６２における歯部６２Ａの歯数とウォームホイール６１における歯部６１Ｃの歯数とに応じた減速比により減速されて出力軸１０に伝達される。
【００６２】
このように、電動モータ３０の回転は、サンギヤ５１とリングギヤ５２の歯数の応じた減速比で第１減速部５０により減速され、さらにウォーム軸６２とウォームホイール６１の歯数に応じた減速比で第２減速部６０により減速されて出力軸１０に伝達される。このため、ステアリング装置１００は、電動モータ３０によって出力軸１０に大きな回転トルクを付与することができ、電動モータ３０による操舵トルクのアシスト力を向上させることができる。
【００６３】
操舵ハンドルがバーハンドル１である場合には、バーハンドル１から入力される操舵トルクが小さいため、車輪５の最大操舵角が大きい車両や重量が大きい車両を操舵する場合には車輪５の転舵力が不足するおそれがある。
【００６４】
これに対し、ステアリング装置１００では、電動モータ３０と出力軸１０の間に第１減速部５０及び第２減速部６０の２つの減速部が設けられるため、電動モータ３０によって出力軸１０に大きな回転トルクを付与することができる。よって、操舵ハンドルがバーハンドル１である場合にも、ステアリング装置１００によれば、小型の電動モータ３０によって大きな回転トルクをアシスト力としてステアリングシャフト２に付与することができ、転舵力を充分に確保することができる。したがって、車輪５の最大転舵角が大きい車両や重量が大きい車両にもバーハンドル１を使用することができる。
【００６５】
また、操舵ハンドルをバーハンドル１とすることにより、アクセルペダルやブレーキペダル等の足回りの操作部品をバーハンドル１と一体化することができる。よって、ステアリング装置１００では、操舵ハンドルがバーハンドル１であっても車輪５の転舵力を確保できると共に、車両前方部内を省スペース化できる。
【００６６】
また、ステアリング装置１００は電動モータ３０の回転を減速する第１減速部５０及び第２減速部６０を備えるため、電動モータ３０が高回転で駆動されることにより、電動モータ３０を大型化することなく大きなアシスト力が出力軸１０に付与される。したがって、電動モータ３０を小型化できると共に、ステアリング装置１００における電力消費量を抑えることができる。
【００６７】
次に、図４を参照して、上記実施形態の変形例について、説明する。
【００６８】
上記実施形態では、ピニオンギヤ２１は、第３段差１３Ａに当接する当接部２２と、ラックギヤ２４Ａに噛み合う本体部２３と、を有する。これに代えて、図４に示すように、ピニオンギヤ２１は当接部２２を有さずに、本体部２３のみによって構成され、本体部２３が出力軸１０の第３段差１３Ａに直接当接するものでもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、ピニオンギヤ２１は、連結部に圧入されることにより、出力軸１０と共に回転するように連結部１４に連結される。これに代えて、ピニオンギヤ２１は、スプライン結合やセレーション結合によって連結部１４に着脱自在に連結されてもよい。また、ピニオンギヤ２１は、スプライン結合やセレーション結合によって連結部１４に連結された上で、出力軸１０の一部をかしめて、着脱不能に連結部１４に取り付けられてもよい。このように、ピニオンギヤ２１は、出力軸１０と共に回転するように連結部１４に連結されるものであれば、着脱可能であってもよいし、着脱不能であってもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、減速部４０によって減速される電動モータ３０の回転トルクは、ステアリングシャフト２の出力軸１０に伝達され、出力軸１０を介してラック軸２４に伝達される。これに代えて、例えば、ステアリングシャフト２に伝達せずに、ラック軸２４のラックギヤ２４Ａと噛み合う上記ピニオンギヤ２１とは別のピニオンギヤやベルト及びプーリによってラック軸２４に電動モータ３０の回転トルクを付与してもよい。
【００７１】
また、第２シャフト軸受８１は、転がり軸受に限らず、ラックケース９に圧入される滑り軸受８１Ａでもよい。この場合には、第２シャフト軸受８１を抜け止めするナット部材８４を設けなくてもよいため、ステアリング装置１００を構成する部品点数が削減される。
【００７２】
また、第１支持部１３に環状溝１３Ｂを設け、環状溝１３Ｂに収容される係止リング８５によって第１シャフト軸受８０を位置決めしてもよい。
【００７３】
また、上記各実施形態では、第１減速部５０は遊星歯車機構であり、第２減速部６０はウォームギヤ機構である。これに代えて、第１減速部５０及び第２減速部６０は、例えば平歯車やかさ歯車などを有するその他の歯車機構でもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、減速部４０は、第１減速部５０と第２減速部６０との２つの減速部によって電動モータ３０の回転を減速してステアリングシャフト２に伝達する。これに代えて、減速部４０は、単一の減速部を有するものでもよいし、３つ以上の減速部を有するものでもよい。
【００７５】
また、上記各実施形態では、操舵ハンドルはバーハンドル１である。これに代えて、最大操舵角が片側１８０°以下のものであれば、例えば、ステアリングホイール、操縦桿等その他の操舵ハンドルでもよい。
【００７６】
以上の実施形態によれば以下の効果を奏する。
【００７７】
ステアリング装置１００では、ピニオンギヤ２１が出力軸１０の連結部１４に連結される別部品である。このため、出力軸１０とピニオンギヤ２１とを一体形成する場合と比較して、圧入部１２など出力軸１０のその他の部分の外径よりも外径が大きいピニオンギヤ２１を低コストで容易に形成することができる。これにより、ピニオンギヤ２１のみを交換することでラック軸２４の移動量を容易に調整できるため、最大転舵角が異なる車両であっても、共通の出力軸１０を使用することができる。したがって、ステアリング装置１００の製造コストが低減される。
【００７８】
また、出力軸１０は上端から下端に向けて外径が減少する階段形状に形成され、取付部品の内径は出力軸１０の外径に対応して形成される。よって、上端側の部品から順に出力軸１０の下端から出力軸１０の外周との間に充分な隙間をもって挿入することができる。このため、ステアリング装置１００の組み立てを容易に行うことができる。したがって、ピニオンギヤ２１を容易に交換することができ、ラック軸２４の移動量を容易に調整することができる。
【００７９】
また、ステアリング装置１００によれば、電動モータ３０の回転が第１減速部５０及び第２減速部６０によって減速されることにより、出力軸１０には大きな回転トルクが付与されてアシスト力が向上する。よって、操舵ハンドルの操舵角が小さい場合にも、小型の電動モータ３０によって大きな回転トルクがアシスト力としてステアリングシャフト２に付与され、転舵力を確保することができる。したがって、ステアリング装置１００では、省スペース化のためにアクセルペダルやブレーキペダル等の足回りの操作部品が一体化されて最大操舵角が小さい角度に制限されることで減速比を大きくし難いバーハンドル１であっても、車輪５の転舵力を確保することができる。
【００８０】
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【００８１】
ステアリング装置１００は、最大操舵角が片側１８０度以下であるバーハンドル１から操舵トルクが入力されて回転するステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２と共に回転するピニオンギヤ２１と、ピニオンギヤ２１に噛み合うラックギヤ２４Ａを有し車輪５を転舵するラック軸２４と、操舵トルクを補助する回転トルクをステアリングシャフト２を介してラック軸２４に付与する電動モータ３０と、電動モータ３０の回転を減速してステアリングシャフト２を介してラック軸２４に伝達する減速部４０と、を備え、ピニオンギヤ２１は、ステアリングシャフト２に別体として連結される。
【００８２】
この構成では、ピニオンギヤ２１がステアリングシャフト２に別体として連結されるため、ピニオンギヤ２１のみを交換することにより、操舵角に対するラック軸２４の移動量が容易に調整される。よって、ステアリング装置１００において、共通の出力軸１０を使用できる。したがって、最大操舵角が小さいバーハンドル１によって車輪５を転舵するラックアンドピニオン式のステアリング装置１００の製造コストを低減させることができる。
【００８３】
また、ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト２が、バーハンドル１に連係して操舵トルクが伝達される入力軸３と、入力軸３に連結されて先端にピニオンギヤ２１が連結される出力軸１０と、を有し、出力軸１０は、ピニオンギヤ２１が連結される先端に向かうにつれ外径が減少する階段状に形成される。
【００８４】
この構成では、出力軸１０の外周に設けられる部品を先端から挿入することにより、出力軸１０の外周との間に充分な隙間を持って部品を挿入することができる。したがって、ステアリング装置１００を容易に組み立てることができる。
【００８５】
また、ステアリング装置１００は、減速部４０（第２減速部６０）が、出力軸１０に形成される圧入部１２に圧入されるウォームホイール６１を有して、ウォームホイール６１を介して出力軸１０に電動モータ３０の回転を伝達し、ピニオンギヤ２１の外径は、出力軸１０の圧入部１２の外径よりも大きく形成される。
【００８６】
また、ステアリング装置１００は、ピニオンギヤ２１の外径が、出力軸１０の大径部１１の外径よりも大きく形成される。
【００８７】
これらの構成によれば、ピニオンギヤ２１が出力軸１０に別体として連結されるため、外径が大きいピニオンギヤ２１であっても共通の出力軸１０に連結して、容易にラックアンドピニオン機構２０を構成することができる。
【００８８】
また、ステアリング装置１００は、減速部４０が、電動モータ３０の回転を減速して出力する第１減速部５０と、第１減速部５０の出力を減速して出力軸１０に伝達する第２減速部６０と、を有する。
【００８９】
この構成では、電動モータ３０の回転が第１減速部５０及び第２減速部６０によって減速されることにより、出力軸１０には大きな回転トルクが付与されてアシスト力が向上する。したがって、操舵ハンドルの操舵角が小さい場合にも、小型の電動モータ３０によって大きな回転トルクがアシスト力としてステアリングシャフト２に付与され、転舵力を確保することができる。
【００９０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００９１】
１００…ステアリング装置、１…バーハンドル（操舵ハンドル）、２…ステアリングシャフト、３…入力軸、５…車輪、１０…出力軸、１２…圧入部、１４…連結部、２１…ピニオンギヤ、２４…ラック軸、２４Ａ…ラックギヤ、３０…電動モータ、４０…減速部、５０…第１減速部、６０…第２減速部、６１…ウォームホイール、６２…ウォーム軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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