(57)【要約】【課題】回転駆動源の回転軸の回転を不能にロックするロック装置を設けずに、回転駆動源への電力供給の停止時等において、回転軸が空転（自由回転）することを防ぐことができる伝達比可変装置を備えたステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置における伝達比可変装置１は、遊星歯車装置２による回転の減速又は増速の比率を変化させる可変機構３を備える。可変機構３は、キャリヤ１４に固定され同心に回転するウォームホイールで構成されたキャリヤ駆動用歯車２１と、キャリヤ駆動用歯車２１と噛み合うウォームで構成されたキャリヤ駆動用ウォーム２５と、キャリヤ駆動用歯車２１を回転させるとともに、回転軸２３ａがキャリヤ駆動用ウォーム２５に固定された回転駆動源２３とを備える。互いに噛み合うキャリヤ駆動用ウォーム２５及びキャリヤ駆動用歯車２１はセルフロックするギヤ諸元に設定される。【選択図】図１
2017007535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング軸の操舵角に対する転舵輪の転舵角の伝達比を自動車の車速に応じて変化させる伝達比可変装置を備え、該伝達比可変装置が、運転者の操舵により回転する前記ステアリング軸の回転が入力軸に入力され前記回転を減速又は増速して出力軸から前記転舵輪に出力する遊星歯車装置と、該遊星歯車装置による回転の減速又は増速の比率を変化させる可変機構とを備え、
前記遊星歯車装置は、サンギヤと、該サンギヤと同心に配されたリングギヤと、前記サンギヤ及び前記リングギヤに噛み合い前記サンギヤの周りを公転するプラネタリギヤと、前記サンギヤ及び前記リングギヤと同心に配され前記プラネタリギヤを回転自在に支持するキャリヤとを有し、
前記可変機構は、前記キャリヤに固定され同心に回転するウォームホイールで構成されたキャリヤ駆動用歯車と、前記キャリヤ駆動用歯車と噛み合うウォームで構成されたキャリヤ駆動用ウォームと、前記キャリヤ駆動用歯車を回転させるとともに、回転軸が前記キャリヤ駆動用ウォームに固定された回転駆動源とを備え、
互いに噛み合う前記キャリヤ駆動用ウォーム及び前記キャリヤ駆動用歯車はセルフロックするギヤ諸元に設定されているステアリング装置。
【請求項２】
前記プラネタリギヤがウォームで構成されるとともに、前記サンギヤ及び前記リングギヤがそれぞれウォームホイールで構成される請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
互いに噛み合う前記プラネタリギヤ及び前記サンギヤ並びに互いに噛み合う前記プラネタリギヤ及び前記リングギヤは、いずれも逆作動可能なギヤ諸元に設定されている請求項２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。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング装置は、一般に、運転者の操舵によるステアリング軸の回転をラックアンドピニオン機構によってラックの左右方向のスライド運動に変換して、転舵輪を転舵する。そして、自動車の車速に応じた走行安定性を確保するために、ステアリング装置は、ステアリング軸の操舵角に対する転舵輪の転舵角の伝達比（減速比）を自動車の車速に応じて変化させる伝達比可変装置を備えている。
【０００３】
従来のこの種の伝達比可変装置として、例えば、特許文献１に示すものが知られている。
特許文献１に示す伝達比可変装置は、入力軸の回転に回転駆動源の駆動に基づく回転を上乗せして出力軸に伝達する差動機構と、差動機構及び回転駆動源を収容するとともに入力軸の回転によって回転されないハウジングと、ハウジングと回転駆動源の回転軸とを相対回転不能にロックするロック装置とを備えている。そして、ロック装置は、回転駆動源の回転軸と一端に設けられるとともに外周面に係合溝が形成されたロックホルダと、係合溝に係合する係合爪が形成されてロックホルダの回転を拘束可能なロックレバーと、ロックレバーを駆動して係合爪を係脱させる駆動手段とを有している。
【０００４】
そして、特許文献１に示す伝達比可変装置によれば、ロック装置の作動によって、回転駆動源の回転軸の回転を拘束することにより、回転駆動源への電力供給の停止時等において、回転軸が空転（自由回転）することを防ぎ、入力軸と出力軸との間のトルク伝達が不能になることを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４０８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この従来の特許文献１に示す伝達比可変装置にあっては、以下の問題点があった。
即ち、入力軸と出力軸との間のトルク伝達が不能になることを防止するために、回転駆動源の回転軸の回転を不能にロックするロック装置が必要であるとともに、ロック装置には逆作動トルクに耐えうるロック強度が必要となる。このため、部品点数が増加するとともに、ロック装置が大型化し、伝達比可変装置が大きくなって重量増加を招く問題があった。
【０００７】
従って、本発明は、この従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、回転駆動源の回転軸の回転を不能にロックするロック装置を設けずに、回転駆動源への電力供給の停止時等において、回転軸が空転（自由回転）することを防ぎ、入力軸と出力軸との間のトルク伝達が不能になることを防止することができる伝達比可変装置を備えたステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るステアリング装置は、ステアリング軸の操舵角に対する転舵輪の転舵角の伝達比を自動車の車速に応じて変化させる伝達比可変装置を備え、該伝達比可変装置が、運転者の操舵により回転する前記ステアリング軸の回転が入力軸に入力され前記回転を減速又は増速して出力軸から前記転舵輪に出力する遊星歯車装置と、該遊星歯車装置による回転の減速又は増速の比率を変化させる可変機構とを備え、前記遊星歯車装置は、サンギヤと、該サンギヤと同心に配されたリングギヤと、前記サンギヤ及び前記リングギヤに噛み合い前記サンギヤの周りを公転するプラネタリギヤと、前記サンギヤ及び前記リングギヤと同心に配され前記プラネタリギヤを回転自在に支持するキャリヤとを有し、前記可変機構は、前記キャリヤに固定され同心に回転するウォームホイールで構成されたキャリヤ駆動用歯車と、前記キャリヤ駆動用歯車と噛み合うウォームで構成されたキャリヤ駆動用ウォームと、前記キャリヤ駆動用歯車を回転させるとともに、回転軸が前記キャリヤ駆動用ウォームに固定された回転駆動源とを備え、互いに噛み合う前記キャリヤ駆動用ウォーム及び前記キャリヤ駆動用歯車はセルフロックするギヤ諸元に設定されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るステアリング装置によれば、回転駆動源の回転軸の回転を不能にロックするロック装置を設けずに、回転駆動源への電力供給の停止時等において、回転軸が空転（自由回転）することを防ぎ、入力軸と出力軸との間のトルク伝達が不能になることを防止することができる伝達比可変装置を備えたステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るステアリング装置の断面図（軸方向に沿う平面で切断した断面図）である。
【図２】図１のステアリング装置のII−II断面図である。
【図３】図１のステアリング装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
本発明に係るステアリング装置の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１乃至図３には、本発明に係るステアリング装置の実施形態が示されており、ステアリング装置は、ステアリング軸（図示せず）の操舵角に対する転舵輪の転舵角の伝達比を自動車の車速に応じて変化させる伝達比可変装置１を備えている。
【００１２】
そして、この伝達比可変装置１は、運転者の操舵により回転するステアリング軸の回転が入力され該回転を減速又は増速して転舵輪（図示せず）に出力する遊星歯車装置２と、遊星歯車装置２による回転の減速又は増速の比率を変化させる可変機構３とを備えている。
遊星歯車装置２は、ステアリング軸が接続されステアリング軸の回転が入力される入力軸４と、入力軸４に同軸に固定されたリングギヤ１２と、リングギヤ１２と同心に配されたサンギヤ１１と、サンギヤ１１及びリングギヤ１２に噛み合いサンギヤ１１の回りを公転するプラネタリギヤ１３と、サンギヤ１１及びリングギヤ１２と同心に配されプラネタリギヤ１３を公転（自転）自在に支持するキャリヤ１４と、サンギヤ１１が同軸に固定されており且つ転舵輪に接続された出力軸５とを備えている。
【００１３】
キャリヤ１４と出力軸５は同軸に配されているが、キャリヤ１４と出力軸５との間には、転がり軸受３１が介在しているので、キャリヤ１４と出力軸５とは独立して回転することが可能となっている。
そして、プラネタリギヤ１３としてウォームが用いられ、サンギヤ１１及びリングギヤ１２としてウォームホイールが用いられている。本実施形態においては、プラネタリギヤ１３の個数が３個である例が示されているが、プラネタリギヤ１３の個数は特に限定されるものではなく、遊星歯車装置２が機能するならば１個でもよいし２個でもよいし４個以上でもよい。
【００１４】
プラネタリギヤ１３はサンギヤ１１とリングギヤ１２の両方と噛み合っているが、本実施形態においてはサンギヤ１１との噛み合い半径（噛み合い点と遊星歯車装置２の回転中心との間の径方向距離）とリングギヤ１２との噛み合い半径は異なっている。すなわち、図１に示すように、プラネタリギヤ１３は、遊星歯車装置２の径方向内方側の面でサンギヤ１１と噛み合っており、遊星歯車装置２の径方向外方側の面でリングギヤ１２と噛み合っている。したがって、プラネタリギヤ１３とリングギヤ１２との噛み合い半径の方が、プラネタリギヤ１３とサンギヤ１１との噛み合い半径よりも大となる。
【００１５】
また、互いに噛み合うプラネタリギヤ１３及びサンギヤ１１は、逆作動可能なギヤ諸元に設定されている。また、互いに噛み合うプラネタリギヤ１３及びリングギヤ１２も、逆作動可能なギヤ諸元に設定されている。つまり、プラネタリギヤ１３、サンギヤ１１及びリングギヤ１２の圧力角をα１、プラネタリギヤ１３、サンギヤ１１及びリングギヤ１２の進み角をγ１、プラネタリギヤ１３、サンギヤ１１及びリングギヤ１２の歯面摩擦係数をμ１とした場合に、次の（１）式が成立するように、プラネタリギヤ１３、サンギヤ１１及びリングギヤ１２のギヤ諸元（圧力角α１、進み角γ１、歯面摩擦係数μ１）は設定される。
【００１６】
ｃｏｓα１×ｓｉｎγ１−μ１ｃｏｓγ１＞０  ・・・（１）
さらに、可変機構３は、キャリヤ１４に一体的に固定され同心に回転するウォームホイールであるキャリヤ駆動用歯車２１と、キャリヤ駆動用歯車２１と噛み合うキャリヤ駆動用ウォーム２５と、キャリヤ駆動用歯車２１を回転させる回転駆動源２３（例えばモータ）と、を備えている。回転駆動源２３の回転軸２３ａにはキャリヤ駆動用ウォーム２５が固定されており、回転駆動源２３の回転軸２３ａの回転によってキャリヤ１４をサンギヤ１１と同心に回転させることができるようになっている。その結果、プラネタリギヤ１３がサンギヤ１１と噛み合いつつサンギヤ１１の周りを公転することとなる。
【００１７】
また、回転駆動源２３は、回転軸２３ａの回転量及び回転方向を変化させる回転制御機能を有しているので、キャリヤ１４の回転量及び回転方向は任意に変化させることが可能となっている。
ここで、互いに噛み合うキャリヤ駆動用ウォーム２５及びキャリヤ駆動用歯車２１はセルフロックするギヤ諸元に設定されている。つまり、キャリヤ駆動用ウォーム２５及びキャリヤ駆動用歯車２１の圧力角をα２、キャリヤ駆動用ウォーム２５及びキャリヤ駆動用歯車２１の進み角をγ２、キャリヤ駆動用ウォーム２５及びキャリヤ駆動用歯車２１の歯面摩擦係数をμ２とした場合に、次の（２）式が成立するように、キャリヤ駆動用ウォーム２５及びキャリヤ駆動用歯車２１のギヤ諸元（圧力角α２、進み角γ２、歯面摩擦係数μ２）は設定される。
【００１８】
ｃｏｓα２×ｓｉｎγ２−μ２ｃｏｓγ２＜０  ・・・（２）
このため、キャリヤ駆動用ウォーム２５からキャリヤ駆動用歯車２１を回すことはできるが、キャリヤ駆動用歯車２１からキャリヤ駆動用ウォーム２５を回すことはできなくなっている。
これにより、回転駆動源２３への電力供給の停止時等において、回転軸２３ａが空転（自由回転）することを防ぎ、入力軸４と出力軸５との間のトルク伝達が不能になることを防止することができる。従って、回転駆動源２３の回転軸２３ａの回転を不能にロックするロック装置を設ける必要はない。このため、伝達比可変装置１の部品点数を少なくすることができるとともに、装置を小型化でき、軽量化及びコストダウンを図ることができる。
【００１９】
次に、図１乃至図３に示すステアリング装置の動作について説明する。
運転者の操舵によってステアリング軸が回転すると、その回転が入力軸４に入力され、リングギヤ１２がステアリング軸と同一方向に回転する。リングギヤ１２の回転はプラネタリギヤ１３を介してサンギヤ１１に伝達され、出力軸５がステアリング軸と同一方向に回転する。そして、出力軸５の回転は転舵輪に伝達され、転舵輪が転舵される。
【００２０】
このとき、プラネタリギヤ１３とサンギヤ１１との噛み合い半径はプラネタリギヤ１３とリングギヤ１２との噛み合い半径とは異なっているので、リングギヤ１２の回転量とサンギヤ１１の回転量は異なるものとなる。すなわち、ステアリング軸の回転が所定の比率に減速又は増速され、運転者の操舵によるステアリング軸の操舵角に対する転舵輪の転舵角の伝達比が所定の値となる。
【００２１】
また、運転者の操舵時には、回転駆動源２３によりキャリヤ１４が回転する。キャリヤ１４の回転によりプラネタリギヤ１３がサンギヤ１１の周りを公転するので、キャリヤ１４の回転量や回転方向に応じて、サンギヤ１１（すなわち出力軸５）の回転量が変化する。これにより、運転者の操舵によるステアリング軸の操舵角に対する転舵輪の転舵角の伝達比が前記所定の値から変化する。
【００２２】
よって、自動車等の車速に応じてキャリヤ１４の回転量及び回転方向の少なくとも一方を変化させれば、運転者の操舵によるステアリング軸の操舵角に対する転舵輪の転舵角の伝達比を、その車速において好適な数値に設定することができる。
なお、互いに噛み合うキャリヤ駆動用ウォーム２５及びキャリヤ駆動用歯車２１はセルフロックするギヤ諸元に設定されている。このため、回転駆動源２３への電力供給の停止時等において、回転軸２３ａ、キャリヤ駆動用ウォーム２５、キャリヤ駆動用歯車２１及びキャリヤ１４の回転はロックされ、プラネタリギヤ１３がサンギヤ１１の周りを公転することはない。このため、回転駆動源２３への電力供給の停止時等において、入力軸４と出力軸５との間のトルク伝達が不能になることを防止することができる。従って、回転駆動源２３への電力供給の停止時等において、回転駆動源２３の回転軸２３ａの回転を不能にロックするロック装置を設ける必要はなく、伝達比可変装置１の部品点数を少なくすることができるとともに、装置を小型化でき、軽量化及びコストダウンを図ることができる。
【００２３】
そして、このようなステアリング装置は、プラネタリギヤ１３としてウォームを用い、ウォームホイールであるサンギヤ１１及びリングギヤ１２に噛み合わせたので、入力軸４の回転方向と出力軸５の回転方向が逆方向とならず同一方向となる。よって、入力軸４の回転方向と出力軸５の回転方向を同一方向とするための機構（例えば、一対の歯車）を別途設ける必要がないので、ステアリング装置は小型、軽量、安価である。
【００２４】
また、一般的に噛み合い率の高いウォームをプラネタリギヤ１３として用いたので、平歯車、斜歯歯車、傘歯車を用いた場合と異なり、バックラッシ等に起因する歯打ち音が発生しにくい。よって、このステアリング装置は、低騒音である。
このようなステアリング装置は、自動車等のステアリング装置として使用することができる。
【００２５】
このステアリング装置においては、可変機構３の回転駆動源２３によりキャリヤ１４を回転させたが、サンギヤ１１又はリングギヤ１２を回転させてもよい。可変機構３の回転駆動源２３によりサンギヤ１１を回転させる場合には、入力軸４にリングギヤ１２及びキャリヤ１４のうち一方を固定し、出力軸５にリングギヤ１２及びキャリヤ１４のうち他方を固定する。また、可変機構３の回転駆動源２３によりリングギヤ１２を回転させる場合には、入力軸４にサンギヤ１１及びキャリヤ１４のうち一方を固定し、出力軸５にサンギヤ１１及びキャリヤ１４のうち他方を固定する。
【００２６】
また、互いに噛み合うプラネタリギヤ１３及びサンギヤ１１は、逆作動可能なギヤ諸元に設定され、互いに噛み合うプラネタリギヤ１３及びリングギヤ１２も、逆作動可能なギヤ諸元に設定されている。このため、ステアリング軸の回転や回転駆動源２３の回転がサンギヤ１１、リングギヤ１２、及びキャリヤ１４のいずれに入力されても遊星歯車装置２が回転し、ステアリング軸の回転の減速又は増速が達成される。
【符号の説明】
【００２７】
１  伝達比可変装置
２  遊星歯車装置
３  可変機構
１１  サンギヤ
１２  リングギヤ
１３  プラネタリギヤ
１４  キャリヤ
２１  キャリヤ駆動用歯車
２３  回転駆動源
２３ａ  回転軸
２５  キャリヤ駆動用ウォーム
【図１】
2017007535.tif 000003
【図２】
2017007535.tif 000004
【図３】
2017007535.tif 000005