(57)【要約】【課題】大きな負荷が生ずる環境下においても、適切に動作することができる操舵補助装置を提供することを目的とする。【解決手段】本出願は、ステアリングシャフトに加わる操舵力に応じた駆動力を出力するモータと、前記駆動力に応じて揺動回転運動する歯車部と、前記歯車部と噛み合う内歯環が形成された外筒と、前記揺動回転運動に応じて回転し、操舵補助力を、ステアリングホイールに与えられた回転操作に応じて車輪の向きを変える操舵機構に出力するキャリアと、を含む減速機と、を備える操舵補助装置を開示する。前記歯車部と、前記内歯環と、の間の噛合率は、２５％以上１００％以下である。【選択図】図１
2017109599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトに加わる操舵力に応じた駆動力を出力するモータと、
前記駆動力に応じて揺動回転運動する歯車部と、前記歯車部と噛み合う内歯環が形成された外筒と、前記揺動回転運動に応じて回転し、操舵補助力を、ステアリングホイールに与えられた回転操作に応じて車輪の向きを変える操舵機構に出力するキャリアと、を含む減速機と、を備え、
前記歯車部と、前記内歯環と、の間の噛合率は、２５％以上１００％以下である
操舵補助装置。
【請求項２】
前記減速機は、前記モータから前記駆動力を受ける入力歯車と、前記入力歯車に伝達された前記駆動力を前記歯車部へ伝達し、前記揺動回転運動を生じさせるクランク機構と、を含み、
前記入力歯車は、第１減速比で、前記モータから伝達された回転を減速し、
前記歯車部は、前記第１減速比よりも大きな第２減速比で、前記入力歯車から伝達された回転を減速する
請求項１に記載の操舵補助装置。
【請求項３】
前記歯車部は、前記キャリアの回転中心軸周りに周回する第１中心軸を有する第１トロコイド歯車と、前記第１中心軸とは異なる位相で前記回転中心軸周りに周回する第２中心軸を有する第２トロコイド歯車と、を含む
請求項２に記載の操舵補助装置。
【請求項４】
前記第１トロコイド歯車と前記内歯環との間の噛合率は、１２．５％以上５０％以下であり、
前記第２トロコイド歯車と前記内歯環との間の噛合率は、１２．５％以上５０％以下である
請求項３に記載の操舵補助装置。
【請求項５】
前記入力歯車は、前記第１トロコイド歯車及び前記第２トロコイド歯車とは異なる種類の歯形を有する
請求項３又は４に記載の操舵補助装置。
【請求項６】
前記モータは、前記入力歯車に噛み合うモータシャフトを有する
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の操舵補助装置。
【請求項７】
前記モータは、前記外筒に固定される
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の操舵補助装置。
【請求項８】
前記内歯環は、Ｎ個の内歯を含み、
前記噛合率は、数１によって定義される
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の操舵補助装置。
【数１】
2017109599.tif 000007
【請求項９】
前記減速機は、前記キャリアの回転運動を、前記操舵機構と協働して直線運動へ変換する運動変換部を含む
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の操舵補助装置。
【請求項１０】
前記操舵機構は、ラックを含み、
前記運動変換部は、前記キャリアから突出するピニオンを含み、
前記ピニオンは、前記ラックに噛み合う
請求項９に記載の操舵補助装置。
【請求項１１】
前記ピニオンは、前記キャリアと一体的に形成される
請求項１０に記載の操舵補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者のステアリング操作を補助する電動式の操舵補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵補助装置は、運転者のステアリング操作を補助するために様々な車両に搭載されている。特許文献１は、トルクセンサと、モータと、減速機と、を用いて、操舵補助力を操舵機構へ伝達する操舵補助装置を開示する。
【０００３】
トルクセンサは、運転者のステアリング操作によって、ステアリングシャフトに生じたトルクを検出する。モータは、検出されたトルクに応じた駆動力を生成する。駆動力は、減速機を通じて、操舵機構へ伝達される。減速機は、モータから操舵機構へ伝達されるトルクを増大させるので、運転者は、軽い力でステアリングを操作し、車両の方向を変化させることができる。特許文献１は、減速機として、遊星歯車装置を利用することを提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−３５４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の減速機が、大きな重量の車両（たとえば、５トントラック）に搭載される操舵補助装置に組み込まれると、減速機は、非常に大きな負荷を受ける。この結果、減速機内の歯車の噛み合いは、大きな負荷に負け、歯車の空転や歯車の破損が生ずることもある。
【０００６】
本発明は、大きな負荷が生ずる環境下においても、適切に動作することができる操舵補助装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面に係る操舵補助装置は、ステアリングシャフトに加わる操舵力に応じた駆動力を出力するモータと、前記駆動力に応じて揺動回転運動する歯車部と、前記歯車部と噛み合う内歯環が形成された外筒と、前記揺動回転運動に応じて回転し、操舵補助力を、ステアリングホイールに与えられた回転操作に応じて車輪の向きを変える操舵機構に出力するキャリアと、を含む減速機と、を備える。前記歯車部と、前記内歯環と、の間の噛合率は、２５％以上１００％以下である。
【０００８】
上記構成によれば、歯車部と、内歯環と、の間の噛合率は、２５％以上１００％以下であるので、操舵補助装置は、大きな負荷が生ずる環境下においても、適切に動作することができる。
【０００９】
上記構成において、前記減速機は、前記モータから前記駆動力を受ける入力歯車と、前記入力歯車に伝達された前記駆動力を前記歯車部へ伝達し、前記揺動回転運動を生じさせるクランク機構と、を含んでもよい。前記入力歯車は、第１減速比で、前記モータから伝達された回転を減速してもよい。前記歯車部は、前記第１減速比よりも大きな第２減速比で、前記入力歯車から伝達された回転を減速してもよい。
【００１０】
上記構成によれば、入力歯車は、第１減速比で、モータから伝達された回転を減速するので、歯車部は、過度に高い速度で回転しない。したがって、操舵補助装置は、トルクを、モータから操舵機構へ、高い効率で伝達することができる。加えて、設計者は、歯車部に、過度に大きな寸法値を与えることなく、操舵補助装置を設計することができる。歯車部は、第１減速比よりも大きな第２減速比で、入力歯車から伝達された回転を減速するので、操舵補助装置は、大きな操舵補助力を操舵機構へ伝達することができる。
【００１１】
上記構成において、前記歯車部は、前記キャリアの回転中心軸周りに周回する第１中心軸を有する第１トロコイド歯車と、前記第１中心軸とは異なる位相で前記回転中心軸周りに周回する第２中心軸を有する第２トロコイド歯車と、を含んでもよい。
【００１２】
上記構成によれば、歯車部は、第１トロコイド歯車と第２トロコイド歯車とを含むので、トルクは、小さなバックラッシの下で、モータから操舵機構へ伝達される。第２トロコイド歯車の第２中心軸は、第１トロコイド歯車の第１中心軸とは異なる位相で、キャリアの回転中心軸周りに周回するので、歯車部は、全体として、高い噛合率で、内歯環に噛み合うことができる。したがって、歯車部は、高い負荷が減速機に加わったときでも、内歯環との噛合を維持し続け、高い操舵補助力を操舵機構に出力することができる。
【００１３】
上記構成において、前記第１トロコイド歯車と前記内歯環との間の噛合率は、１２．５％以上５０％以下であってもよい。前記第２トロコイド歯車と前記内歯環との間の噛合率は、１２．５％以上５０％以下であってもよい。
【００１４】
上記構成によれば、第１トロコイド歯車及び第２トロコイド歯車は、１２．５％以上５０％以下の範囲に設定された噛合率の下で、内歯環と噛み合うので、歯車部は、高い負荷が減速機に加わったときでも、内歯環との噛合を維持し続け、高い操舵補助力を操舵機構に出力することができる。
【００１５】
上記構成において、前記入力歯車は、前記第１トロコイド歯車及び前記第２トロコイド歯車とは異なる種類の歯形を有してもよい。
【００１６】
上記構成によれば、入力歯車は、第１トロコイド歯車及び第２トロコイド歯車とは異なる種類の歯形を有するので、設計者は、モータから入力歯車までのトルク伝達機構に様々な構造を与えることができる。
【００１７】
上記構成において、前記モータは、前記入力歯車に噛み合うモータシャフトを有してもよい。
【００１８】
上記構成によれば、モータのモータシャフトは、入力歯車に噛み合うので、設計者は、操舵補助装置に小さな寸法値を与えることができる。
【００１９】
上記構成において、前記モータは、前記外筒に固定されてもよい。
【００２０】
上記構成によれば、モータは、外筒に固定されるので、設計者は、操舵補助装置に小さな寸法値を与えることができる。
【００２１】
上記構成において、前記内歯環は、Ｎ個の内歯を含んでもよい。前記噛合率は、数１によって定義されてもよい。
【００２２】
【数１】
2017109599.tif 000003
【００２３】
上記構成によれば、数１によって定義される噛合率は、２５％以上１００％以下であるので、操舵補助装置は、大きな負荷が生ずる環境下においても、適切に動作することができる。
【００２４】
上記構成において、前記減速機は、前記キャリアの回転運動を、前記操舵機構と協働して直線運動へ変換する運動変換部を含んでもよい。
【００２５】
上記構成によれば、運動変換部は、キャリアの回転運動を、操舵機構と協働して直線運動へ変換するので、操舵補助装置は、車両のタイヤの向きの調整に適切に貢献することができる。
【００２６】
上記構成において、前記操舵機構は、ラックを含んでもよい。前記運動変換部は、前記キャリアから突出するピニオンを含んでもよい。前記ピニオンは、前記ラックに噛み合ってもよい。
【００２７】
上記構成によれば、キャリアから突出するピニオンは、操舵機構のラックに噛み合い、キャリアの回転運動を、直線運動へ変換するので、操舵補助装置は、車両のタイヤの向きの調整に適切に貢献することができる。
【００２８】
上記構成において、前記ピニオンは、前記キャリアと一体的に形成されてもよい。
【００２９】
上記構成によれば、ピニオンは、キャリアと一体的に形成されるので、キャリアからのピニオンの意図しない分離に起因する操舵補助装置の不具合は生じにくくなる。
【発明の効果】
【００３０】
上述の操舵補助装置は、大きな負荷が生ずる環境下においても、適切に動作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態の操舵補助装置の概略的なブロック図である。
【図２】第２実施形態の操舵補助装置の概略的なレイアウト図である。
【図３】第３実施形態の操舵補助装置の概略的なレイアウト図である。
【図４】第４実施形態の操舵補助装置の概略的な部分断面図である。
【図５】図４に示される操舵補助装置の減速機の概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
＜第１実施形態＞
本発明者等は、大きな負荷が生ずる環境下においても、適切に動作することができる操舵補助装置を開発した。第１実施形態において、例示的な操舵補助装置が説明される。
【００３３】
図１は、第１実施形態の操舵補助装置１００の概略的なブロック図である。図１を参照して、操舵補助装置１００が説明される。
【００３４】
図１は、操舵補助装置１００に加えて、操作部ＯＰＲと、制御部ＣＴＲと、操舵機構ＳＴＭと、を示す。一般的な車両に用いられる様々な技術が、操作部ＯＰＲ、制御部ＣＴＲ及び操舵機構ＳＴＭに適用されてもよい。本実施形態の原理は、操作部ＯＰＲ、制御部ＣＴＲ及び操舵機構ＳＴＭに適用される特定の技術に限定されない。
【００３５】
操作部ＯＰＲは、ステアリングホイール１０１と、ステアリングシャフト１０２と、を含む。運転者は、ステアリングホイール１０１を握持する。運転者が、車両（図示せず）の方向を変更しようとするとき、ステアリングホイール１０１は、運転者によって回転される。ステアリングシャフト１０２は、ステアリングホイール１０１と操舵機構ＳＴＭとに機械的に接続される。運転者の回転操作によってステアリングホイール１０１に与えられた操舵力は、ステアリングシャフト１０２を通じて、操舵機構ＳＴＭへ伝達される。
【００３６】
操舵機構ＳＴＭは、操舵力を、車両のタイヤ（図示せず）に伝達し、車両のタイヤの向きを変更する。タイヤの向きの変更に大きな力が必要とされるならば、運転者は、ステアリングホイール１０１を大きな操舵力で回転させる。このとき、ステアリングシャフト１０２には、大きなトルクが生ずる。タイヤの向きの変更に大きな力が必要とされないならば、運転者は、ステアリングホイール１０１を小さな操舵力で回転させる。このとき、ステアリングシャフト１０２には、小さなトルクが生ずる。既知の車両に用いられる様々な設計技術が、ステアリングホイール１０１、ステアリングシャフト１０２、操舵機構ＳＴＭ及びタイヤの機械的な連結構造に適用されてもよい。本実施形態の原理は、ステアリングホイール１０１からタイヤまでの特定の連結構造に限定されない。
【００３７】
制御部ＣＴＲは、トルクセンサ１１１と、制御装置１１２と、を含む。トルクセンサ１１１は、ステアリングシャフト１０２に生じたトルクを検出する。既知のトルク検出技術が、トルクセンサ１１１に適用されてもよい。本実施形態の原理は、トルクセンサ１１１の特定の種類に限定されない。
【００３８】
トルクセンサ１１１が、ステアリングシャフト１０２に生じたトルクを検出するために、トルクセンサ１１１がステアリングシャフト１０２に直接的に接続されていることが要求されるならば、トルクセンサ１１１は、ステアリングシャフト１０２に機械的に接続される。他の場合には、トルクセンサ１１１は、ステアリングシャフト１０２に直接的に接続されなくてもよい。トルクセンサ１１１とステアリングシャフト１０２との間の機械的或いは電気的な接続構造は、トルクセンサ１１１の性能に依存する。したがって、本実施形態の原理は、ステアリングシャフト１０２とトルクセンサ１１１との間の特定の接続構造に限定されない。
【００３９】
トルクセンサ１１１は、ステアリングシャフト１０２に生じたトルクを検出し、トルク信号を生成する。大きなトルクが、ステアリングシャフト１０２に生じているならば、トルク信号は、大きなトルクを表す。小さなトルクが、ステアリングシャフト１０２に生じているならば、トルク信号は、小さなトルクを表す。トルク信号は、トルクセンサ１１１から制御装置１１２へ出力される。
【００４０】
制御装置１１２は、トルク信号に応じて、操舵補助装置１００を制御する。トルク信号が、大きなトルクを表すならば、制御装置１１２は、操舵補助装置１００に大きな操舵補助力を出力させる。トルク信号が、小さなトルクを表すならば、制御装置１１２は、操舵補助装置１００に小さな操舵補助力を出力させる。操舵補助力は、操舵機構ＳＴＭへ伝達される。この結果、運転者は、小さな力で、車両の向きを変えることができる。制御装置１１２は、様々な既知の演算技術を用いて、トルク信号を処理し、操舵補助装置１００を駆動するための駆動信号を生成することができる。本実施形態の原理は、制御装置１１２が実行する特定の演算処理に限定されない。
【００４１】
制御装置１１２は、マイクロコンピュータや、トルク信号を用いた演算処理を行う他の演算回路であってもよい。本実施形態の原理は、制御装置１１２として用いられる特定の装置及び／又は回路に限定されない。
【００４２】
操舵補助装置１００は、モータ２００と、減速機３００と、を含む。上述の駆動信号は、制御装置１１２からモータ２００へ出力される。モータ２００は、駆動信号に応じて回転し、駆動信号によって定められたトルクを出力する。したがって、モータ２００から出力されるトルクは、ステアリングシャフト１０２に加わる操舵力に応じて変化する。ステアリングシャフト１０２に大きな操舵力が加わるならば、モータ２００は、大きなトルクを出力する。ステアリングシャフト１０２に小さな操舵力が加わるならば、モータ２００は、小さなトルクを出力する。本実施形態において、駆動力は、モータ２００から出力されるトルクによって例示される。
【００４３】
トルクは、モータ２００から減速機３００へ出力される。減速機３００は、モータ２００からのトルクを増大させ、操舵補助力を作り出す。操舵補助力は、操舵機構ＳＴＭへ出力される。この結果、運転者は、操舵補助力の補助の下で、小さな力で車両の方向を変えることができる。
【００４４】
減速機３００は、歯車部（図示せず）と、内歯環（図示せず）と、を備える。歯車部は、モータ２００からのトルクに応じて揺動回転する。内歯環は、歯車部を取り囲むように環状に配置された内歯からなる。減速機３００は、歯車部と内歯環との間で、２５％以上１００％以下の範囲の噛合率が得られるように設計される。従来の遊星歯車装置の噛合率は、数％であるのに対し、本実施形態の減速機３００の噛合率は、２５％以上１００％以下であるので、減速機３００に高い負荷が加わっても、操舵補助装置１００は、操舵補助力を適切に出力することができる。
【００４５】
上述の歯車部は、１若しくはそれ以上の歯車要素を含んでもよい。本実施形態の原理は、いくつの歯車要素が歯車部に用いられるかによっては何ら限定されない。
【００４６】
歯車部に用いられる歯車要素は、トロコイド歯車であってもよい。この場合、歯車部と内歯環との間のバックラッシは、非常に低くなる。したがって、操舵補助装置１００は、操舵補助力を円滑に出力することができる。代替的に、歯車部に用いられる歯車要素は、他の種類の歯車であってもよい。本実施形態の原理は、歯車部に用いられる歯車要素の特定の種類に限定されない。
【００４７】
モータ２００は、減速機３００に直接的に連結されてもよい。代替的に、トルクを伝達するように設計された伝達機構（たとえば、ギア、プーリ及び／又はベルトを用いて構築された機構）が、モータ２００と減速機３００との間に配置されてもよい。本実施形態の原理は、モータ２００と減速機３００との間の特定の接続構造に限定されない。
【００４８】
＜第２実施形態＞
設計者は、第１実施形態に関連して説明された設計原理に基づいて、タイヤの向きを変更するための様々な構造を構築することができる。第２実施形態において、タイヤの向きを変更するための例示的な構造が説明される。
【００４９】
図２は、第２実施形態の操舵補助装置１００Ａの概略的なレイアウト図である。図１及び図２を参照して、操舵補助装置１００Ａが説明される。
【００５０】
図２は、操舵補助装置１００Ａに加えて、右タイヤＲＴＲと、左タイヤＬＴＲと、操舵機構ＳＴＮと、操作部ＯＰＳと、制御部ＣＴＳと、を示す。操舵機構ＳＴＮは、図１を参照して説明された操舵機構ＳＴＭとして利用可能である。したがって、第１実施形態の操舵機構ＳＴＭに関する説明は、操舵機構ＳＴＮに援用される。操作部ＯＰＳは、図１を参照して説明された操作部ＯＰＲとして利用可能である。したがって、第１実施形態の操作部ＯＰＲに関する説明は、操作部ＯＰＳに援用される。制御部ＣＴＳは、図１を参照して説明された制御部ＣＴＲとして利用可能である。したがって、第１実施形態の制御部ＣＴＲに関する説明は、制御部ＣＴＳに援用される。
【００５１】
操舵機構ＳＴＮは、ラック１３１と、右リンク機構１３２と、左リンク機構１３３と、主ピニオン１３４と、を含む。ラック１３１は、右タイヤＲＴＲと左タイヤＬＴＲとの間で延びる。ラック１３１は、操作部ＯＰＳへの運転者の操作に応じて、右方又は左方に変位する。右リンク機構１３２は、ラック１３１の右端と右タイヤＲＴＲとに接続される。ラック１３１が右方に変位すると、右リンク機構１３２は、右タイヤＲＴＲを、水平面上で、時計回り又は反時計回りに回転させる。ラック１３１が左方に変位すると、右リンク機構１３２は、右タイヤＲＴＲを、水平面上で、反時計回り又は時計回りに回転させる。左リンク機構１３３は、ラック１３１の左端と左タイヤＬＴＲとに接続される。ラック１３１が右方に変位すると、左リンク機構１３３は、左タイヤＬＴＲを、水平面上で、時計回り又は反時計回りに回転させる。ラック１３１が左方に変位すると、左リンク機構１３３は、左タイヤＬＴＲを、水平面上で、反時計回り又は時計回りに回転させる。既知の様々な構造が、ラック１３１、右リンク機構１３２及び左リンク機構１３３に適用可能である。したがって、本実施形態の原理は、ラック１３１、右リンク機構１３２及び左リンク機構１３３によって構築される特定の構造に限定されない。本実施形態において、車輪は、右タイヤＲＴＲ又は左タイヤＬＴＲによって例示される。
【００５２】
主ピニオン１３４は、操作部ＯＰＳとラック１３１とに接続される。主ピニオン１３４は、操作部ＯＰＳから与えられる操舵力に応じて回転する。この結果、主ピニオン１３４と噛み合うラック１３１は、右方又は左方に変位する。
【００５３】
操作部ＯＰＳは、ステアリングホイール１０１Ａと、ステアリングシャフト１０２Ａと、を含む。ステアリングホイール１０１Ａは、図１を参照して説明されたステアリングホイール１０１として利用可能である。したがって、第１実施形態のステアリングホイール１０１に関する説明は、ステアリングホイール１０１Ａに援用される。ステアリングシャフト１０２Ａは、図１を参照して説明されたステアリングシャフト１０２として利用可能である。したがって、第１実施形態のステアリングシャフト１０２に関する説明は、ステアリングシャフト１０２Ａに援用される。
【００５４】
ステアリングシャフト１０２Ａは、基端部１０３と、先端部１０４と、を含む。ステアリングホイール１０１Ａは、ステアリングシャフト１０２Ａの基端部１０３に接続される。操舵機構ＳＴＮの主ピニオン１３４は、ステアリングシャフト１０２Ａの先端部１０４に取り付けられる。運転者が、ステアリングホイール１０１Ａを回転操作すると、ステアリングシャフト１０２Ａも回転する。この結果、ステアリングシャフト１０２Ａの先端部１０４に接続された主ピニオン１３４も回転する。主ピニオン１３４に噛み合うラック１３１は、主ピニオン１３４の回転に応じて、右方又は左方に変位する。
【００５５】
制御部ＣＴＳは、トルクセンサ１１１Ａと、制御装置１１２Ａと、を備える。トルクセンサ１１１Ａは、図１を参照して説明されたトルクセンサ１１１として利用可能である。したがって、第１実施形態のトルクセンサ１１１に関する説明は、トルクセンサ１１１Ａに援用される。制御装置１１２Ａは、図１を参照して説明された制御装置１１２として利用可能である。したがって、第１実施形態の制御装置１１２に関する説明は、制御装置１１２Ａに援用される。
【００５６】
トルクセンサ１１１Ａは、ステアリングシャフト１０２Ａの先端部１０４に取り付けられる。トルクセンサ１１１Ａは、ステアリングシャフト１０２Ａの先端部１０４に生じたトルクを検出し、トルク信号を生成する。トルク信号は、トルクセンサ１１１Ａから制御装置１１２Ａへ出力される。制御装置１１２Ａは、トルク信号に応じて、駆動信号を生成する。駆動信号は、操舵補助装置１００Ａへ出力される。
【００５７】
操舵補助装置１００Ａは、モータ２００Ａと、減速機３００Ａと、を備える。モータ２００Ａは、図１を参照して説明されたモータ２００として利用可能である。したがって、第１実施形態のモータ２００に関する説明は、モータ２００Ａに援用される。減速機３００Ａは、図１を参照して説明された減速機３００として利用可能である。したがって、第１実施形態の減速機３００に関する説明は、減速機３００Ａに援用される。
【００５８】
モータ２００Ａは、減速機３００Ａに直接的に接続される。モータ２００Ａは、減速機３００Ａの内部の歯車構造と噛み合い、駆動信号によって定められたトルクを減速機３００Ａに出力する。減速機３００Ａは、モータ２００Ａから伝達されたトルクを増大させる。
【００５９】
減速機３００Ａは、操舵機構ＳＴＮのラック１３１と噛み合う副ピニオン３１０を含む。副ピニオン３１０は、増大されたトルクをラック１３１に伝達する。この結果、副ピニオン３１０の回転運動は、ラック１３１の右方又は左方への直線運動に変換される。本実施形態において、運動変換部は、副ピニオン３１０によって例示される。代替的に、運動変換部は、回転運動から直線運動への変換に寄与する他の機械要素（たとえば、カム）であってもよい。
【００６０】
＜第３実施形態＞
操舵補助装置の回転中心軸が、ステアリングシャフトの回転中心軸と略一致するように、操舵補助装置は、車両に搭載されてもよい。この場合、操舵補助装置用の配置空間は、ステアリングシャフト用の配置空間と少なくとも部分的に共通化されるので、設計者は、車両の狭い空間を利用して、操舵補助装置を配置することができる。第３実施形態において、ステアリングシャフトの回転中心軸と同軸回転する例示的な操舵補助装置が説明される。
【００６１】
図３は、第３実施形態の操舵補助装置１００Ｂの概略的なレイアウト図である。第２実施形態と同一の符号は、当該同一の符号が付された要素が、第２実施形態と同一であることを意味する。したがって、第２実施形態の説明は、同一の符号が付された要素に援用される。図１及び図３を参照して、操舵補助装置１００Ｂが説明される。
【００６２】
図３は、右タイヤＲＴＲと、左タイヤＬＴＲと、操舵機構ＳＴＮと、操作部ＯＰＳと、制御部ＣＴＳと、を示す。第２実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
【００６３】
操舵補助装置１００Ｂは、モータ２００Ｂと、減速機３００Ｂと、を備える。モータ２００Ｂは、図１を参照して説明されたモータ２００として利用可能である。したがって、第１実施形態のモータ２００に関する説明は、モータ２００Ｂに援用される。減速機３００Ｂは、図１を参照して説明された減速機３００として利用可能である。したがって、第１実施形態の減速機３００に関する説明は、減速機３００Ｂに援用される。
【００６４】
操作部ＯＰＳのステアリングシャフト１０２Ａが、操舵補助装置１００Ｂを貫き、操舵機構ＳＴＮの主ピニオン１３４に接続されるように、モータ２００Ｂ及び減速機３００Ｂは、設計される。減速機３００Ｂは、ステアリングシャフト１０２Ａに噛み合う回転要素を内蔵する。減速機３００Ｂは、モータ２００Ｂから出力されたトルクを増大させ、増大されたトルク（すなわち、操舵補助力）をステアリングシャフト１０２Ａへ出力する。
【００６５】
運転者が、ステアリングホイール１０１Ａを回転させると、トルクが、ステアリングシャフト１０２Ａに生ずる。制御部ＣＴＳのトルクセンサ１１１Ａは、ステアリングシャフト１０２Ａに生じたトルクを表すトルク信号を生成する。トルク信号は、トルクセンサ１１１Ａから制御装置１１２Ａへ出力される。制御装置１１２Ａは、トルク信号に応じて、駆動信号を生成する。駆動信号は、制御装置１１２Ａからモータ２００Ｂへ出力される。モータ２００Ｂは、駆動信号に応じて、回転し、トルクを減速機３００Ｂへ出力する。減速機３００Ｂは、モータ２００Ｂからのトルクを増大させ、増大されたトルクを操舵補助力としてステアリングシャフト１０２Ａへ出力する。この結果、運転者は、操舵補助力の補助の下、ステアリングホイール１０１Ａを操作することができる。
【００６６】
＜第４実施形態＞
設計者は、操舵補助装置に様々な構造を与えることができる。第４実施形態において、例示的な操舵補助装置が説明される。
【００６７】
図４は、第４実施形態の操舵補助装置１００Ｃの概略的な部分断面図である。図２及び図４を参照して、操舵補助装置１００Ｃが説明される。
【００６８】
操舵補助装置１００Ｃは、モータ２００Ｃと、減速機３００Ｃと、取付筒４００と、を備える。取付筒４００は、モータ２００Ｃを減速機３００Ｃに取り付けるために用いられる。モータ２００Ｃは、図２を参照して説明されたモータ２００Ａとして利用可能である。したがって、第２実施形態のモータ２００Ａに関する説明は、モータ２００Ｃに援用される。減速機３００Ｃは、図２を参照して説明された減速機３００Ａとして利用可能である。したがって、第２実施形態の減速機３００Ａに関する説明は、減速機３００Ｃに援用される。
【００６９】
モータ２００Ｃは、筐体２１０と、モータシャフト２２０と、を含む。筐体２１０内には、一般的なモータに用いられる様々な部品（たとえば、コイルやステータコア）が配置される。本実施形態の原理は、筐体２１０内の特定の構造に限定されない。
【００７０】
筐体２１０は、取付筒４００が取り付けられる取付面２１１を含む。モータシャフト２２０は、取付面２１１から減速機３００Ｃに向けて延出する。モータシャフト２２０の先端には、ギア部２２１が形成される。ギア部２２１は、減速機３００Ｃと噛み合う。この結果、モータ２００Ｃが生成したトルクは、減速機３００Ｃへ伝達される。
【００７１】
取付筒４００は、取付壁４１０と、周壁４２０と、を含む。取付壁４１０は、モータ２００Ｃの取付面２１１に接触する接触面４１１を含む。接触面４１１は、取付面２１１の表面形状と相補的に形成される。したがって、接触面４１１は、取付面２１１に密接される。モータ２００Ｃは、ネジや他の適切な固定技術によって、接触面４１１に固定される。
【００７２】
周壁４２０は、取付壁４１０から減速機３００Ｃに向けて突出する筒体である。周壁４２０は、ネジや他の適切な接続技術によって、減速機３００Ｃに接続される。
【００７３】
周壁４２０は、モータシャフト２２０を取り囲む。したがって、取付筒４００は、モータ２００Ｃと減速機３００Ｃとの間の接続部位を、異物や他の故障因子から適切に保護することができる。周壁４２０及び／又はモータ２００Ｃは、操舵補助装置１００Ｃが搭載される車両に固定される。
【００７４】
図５は、図４に示されるＡ−Ａ線に沿う減速機３００Ｃの概略的な断面図である。第２実施形態と同一の符号は、当該同一の符号が付された要素が、第２実施形態と同一であることを意味する。したがって、第２実施形態の説明は、同一の符号が付された要素に援用される。図２、図４及び図５を参照して、減速機３００Ｃが説明される。
【００７５】
図４に示される如く、減速機３００Ｃは、モータ２００Ｃとラック１３１との間に配置される。減速機３００Ｃは、外筒５００と、キャリア６００と、歯車部７００と、３つの駆動機構８００（図４は、３つの駆動機構８００のうち１つを示す）と、２つの主軸受９００と、ピニオン３１０Ｃと、を備える。ピニオン３１０Ｃは、図２を参照して説明された副ピニオン３１０として利用可能である。したがって、第２実施形態の副ピニオン３１０に関する説明は、ピニオン３１０Ｃに援用される。
【００７６】
図５に示される如く、外筒５００は、略円筒状のケース５１０と、複数の内歯ピン５２０と、を含む。ケース５１０は、キャリア６００、歯車部７００及び駆動機構８００が収容される円筒状の内部空間を規定する。複数の内歯ピン５２０は、ケース５１０の内周面に沿って環状に並べられ、内歯環を形成する。本実施形態において、内歯は、内歯ピン５２０によって例示される。
【００７７】
図４に示される如く、ケース５１０は、取付筒４００の周壁４２０の端面に接続される。したがって、ケース５１０は、取付筒４００及びモータ２００Ｃと一体的に車両に固定される。２つの主軸受９００は、外筒５００と、外筒５００によって取り囲まれたキャリア６００との間に配置される。２つの主軸受９００それぞれは、外筒５００内でのキャリア６００の回転運動を可能にする。キャリア６００は、モータシャフト２２０と同軸回転する。
【００７８】
図４及び図５は、キャリア６００及びモータシャフト２２０の回転中心軸ＲＣＸを示す。内歯ピン５２０それぞれは、回転中心軸ＲＣＸの延出方向に延びる円柱状の部材である。内歯ピン５２０それぞれは、ケース５１０の内壁に形成された溝部に嵌入される。したがって、内歯ピン５２０それぞれは、ケース５１０によって適切に保持される。
【００７９】
図５に示される如く、複数の内歯ピン５２０は、回転中心軸ＲＣＸ周りに略一定間隔で配置される。内歯ピン５２０それぞれの半周面は、ケース５１０の内壁から回転中心軸ＲＣＸに向けて突出する。したがって、複数の内歯ピン５２０は、歯車部７００と噛み合う内歯として機能する。
【００８０】
図４に示される如く、キャリア６００は、基部６１０と、端板部６２０と、を含む。基部６１０は、端板部６２０とラック１３１との間に配置される。端板部６２０は、基部６１０とモータ２００Ｃとの間に配置される。キャリア６００は、全体的に、円筒状である。キャリア６００は、外筒５００内で回転中心軸ＲＣＸ周りに回転する。
【００８１】
基部６１０は、基板部６１１（図４を参照）と、３つのシャフト部６１２（図５を参照）と、を含む。３つのシャフト部６１２それぞれは、基板部６１１から端板部６２０に向けて延びる。端板部６２０は、３つのシャフト部６１２それぞれの先端面に接続される。端板部６２０は、リーマボルト、位置決めピンや他の適切な固定技術によって、３つのシャフト部６１２それぞれの先端面に接続されてもよい。本実施形態の原理は、端板部６２０と３つのシャフト部６１２それぞれとの間の特定の接続技術に限定されない。
【００８２】
図４に示される如く、歯車部７００は、基板部６１１と端板部６２０との間に配置される。３つのシャフト部６１２は、歯車部７００を貫通し、端板部６２０に接続される。
【００８３】
図４に示される如く、歯車部７００は、第１トロコイド歯車７１０と、第２トロコイド歯車７２０と、を含む。第１トロコイド歯車７１０は、基板部６１１と第２トロコイド歯車７２０との間に配置される。第２トロコイド歯車７２０は、端板部６２０と第１トロコイド歯車７１０との間に配置される。第１トロコイド歯車７１０及び第２トロコイド歯車７２０は、共通の設計図面に基づいて形成されてもよい。
【００８４】
第１トロコイド歯車７１０の複数の外歯の一部は、複数の内歯ピン５２０によって形成された内歯環と噛み合う。第１トロコイド歯車７１０と内歯環との間の噛合率は、１２．５％以上５０％以下の範囲に設定される。第１トロコイド歯車７１０と内歯環との間の噛合率ＥＧ１は、以下の数式によって定義されてもよい。
【００８５】
【数２】
2017109599.tif 000004
【００８６】
第２トロコイド歯車７２０の複数の外歯の一部は、複数の内歯ピン５２０によって形成された内歯環と噛み合う。第２トロコイド歯車７２０と内歯環との間の噛合率は、１２．５％以上５０％以下の範囲に設定される。第２トロコイド歯車７２０と内歯環との間の噛合率ＥＧ２は、以下の数式によって定義されてもよい。
【００８７】
【数３】
2017109599.tif 000005
【００８８】
本実施形態において、噛合率ＥＧ１，ＥＧ２それぞれは、約５０％に設定されている。
【００８９】
モータシャフト２２０の回転は、駆動機構８００によって、第１トロコイド歯車７１０及び第２トロコイド歯車７２０へ伝達される。この結果、第１トロコイド歯車７１０及び第２トロコイド歯車７２０の揺動回転が引き起こされる。
【００９０】
図４は、第１トロコイド歯車７１０の中心軸ＣＸ１と、第２トロコイド歯車７２０の中心軸ＣＸ２と、を示す。中心軸ＣＸ１，ＣＸ２は、キャリア６００の回転中心軸ＲＣＸと略平行に延びる。図５は、第１トロコイド歯車７２０の中心軸ＣＸ１を示す。上述の揺動回転の間、中心軸ＣＸ１，ＣＸ２は、キャリア６００の回転中心軸ＲＣＸ周りを周回する。したがって、第１トロコイド歯車７１０及び第２トロコイド歯車７２０は、内歯ピン５２０に噛み合いながら、ケース５１０内を周回移動する。この間、第１トロコイド歯車７１０及び第２トロコイド歯車７２０は、キャリア６００の３つのシャフト部６１２に接触し、キャリア６００を回転中心軸ＲＣＸ周りに回転させる。本実施形態において、第１中心軸は、第１トロコイド歯車７１０の中心軸ＣＸ１によって例示される。第２中心軸は、第２トロコイド歯車７２０の中心軸ＣＸ２によって例示される。
【００９１】
第２トロコイド歯車７２０の中心軸ＣＸ２は、第１トロコイド歯車７１０の中心軸ＣＸ１とは異なる位相で、キャリア６００の回転中心軸ＲＣＸ周りを周回してもよい。第２トロコイド歯車７２０の中心軸ＣＸ２の周回位相が、第１トロコイド歯車７１０の中心軸ＣＸ１から１８０°だけ遅れているならば、歯車部７００と内歯環との噛合率ＥＧは、以下の数式によって示される如く、上述の噛合率ＥＧ１，ＥＧ２の和として定義されてもよい。
【００９２】
【数４】
2017109599.tif 000006
【００９３】
ピニオン３１０Ｃは、基部６１０から、シャフト部６１２の突出方向とは反対方向に突出し、ラック１３１に噛み合う。この結果、モータ２００Ｃ及び減速機３００Ｃによって生成された操舵補助力は、ラック１３１へ伝達される。したがって、キャリア６００の回転運動は、ラック１３１の直線運動に変換される。ピニオン３１０Ｃは、基部６１０と一体的に形成される。
【００９４】
図４に示される如く、３つの駆動機構８００それぞれは、入力歯車８１０と、クランク軸８２０と、２つのジャーナル軸受８３０と、２つのクランク軸受８４０と、を含む。入力歯車８１０は、モータシャフト２２０のギア部２２１に噛み合い、モータ２００Ｃからトルクを受け取る。第１トロコイド歯車７１０及び第２トロコイド歯車７２０とは異なり、入力歯車８１０は、平歯車である。代替的に、入力歯車８１０として、他の種類の歯車部品が用いられてもよい。本実施形態の原理は、入力歯車８１０として用いられる特定の種類の歯車部品に限定されない。
【００９５】
入力歯車８１０とモータシャフト２２０のギア部２２１とによって決定される減速比は、上述の内歯環と歯車部７００とによって決定される減速比よりも小さくてもよい。操舵補助装置１００Ｃを設計する設計者は、第１トロコイド歯車７１０及び第２トロコイド歯車７２０の周回運動の速度が過度に高くならないように、入力歯車８１０とモータシャフト２２０のギア部２２１との間の減速比を設定してもよい。本実施形態において、第１減速比は、入力歯車８１０とモータシャフト２２０のギア部２２１とによって決定される減速比によって例示される。第２減速比は、内歯環と歯車部７００とによって決定される減速比によって例示される。
【００９６】
クランク軸８２０は、第１ジャーナル８２１（図４を参照）と、第２ジャーナル８２２（図４を参照）と、第１偏心部８２３（図４を参照）と、第２偏心部８２４（図４を参照）と、を含む。第１ジャーナル８２１は、キャリア６００の基板部６１１によって取り囲まれる。第２ジャーナル８２２は、キャリア６００の端板部６２０によって取り囲まれる。２つのジャーナル軸受８３０のうち一方は、第１ジャーナル８２１と基板部６１１との間に配置される。２つのジャーナル軸受８３０のうち他方は、第２ジャーナル８２２と端板部６２０との間に配置される。加えて、上述の入力歯車８１０は、第２ジャーナル８２２に取り付けられる。
【００９７】
第１偏心部８２３は、第１ジャーナル８２１と第２偏心部８２４との間に位置する。第２偏心部８２４は、第２ジャーナル８２２と第１偏心部８２３との間に位置する。２つのクランク軸受８４０のうち一方は、第１偏心部８２３と第１トロコイド歯車７１０との間に配置される。２つのクランク軸受８４０のうち他方は、第２偏心部８２４と第２トロコイド歯車７２０との間に配置される。
【００９８】
第１ジャーナル８２１は、第２ジャーナル８２２と同軸であり、共通の回転軸周りで回転する。第１偏心部８２３及び第２偏心部８２４それぞれは、円柱状に形成され、第１ジャーナル８２１及び第２ジャーナル８２２の回転軸から偏心している。第１トロコイド歯車７１０と第２トロコイド歯車７２０との間の周回位相差は、第１偏心部８２３及び第２偏心部８２４によって決定される。
【００９９】
入力歯車８１０が回転すると、クランク軸８２０は、回転する。この結果、第１偏心部８２３及び第２偏心部８２４は、偏心回転する。この間、クランク軸受８４０を介して第１偏心部８２３に接続された第１トロコイド歯車７１０は、複数の内歯ピン５２０と噛み合いながら、外筒５００内で周回移動することができる。同様に、クランク軸受８４０を介して第２偏心部８２４に接続された第２トロコイド歯車７２０は、複数の内歯ピン５２０と噛み合いながら、外筒５００内で周回移動することができる。この結果、第１トロコイド歯車７１０及び第２トロコイド歯車７２０それぞれは、外筒５００内で、揺動回転を行うことができる。本実施形態において、クランク機構は、クランク軸８２０及び２つのクランク軸受８４０によって例示される。
【０１００】
上述の様々な実施形態に関連して説明された設計原理は、様々な操舵補助装置に適用可能である。上述の様々な実施形態のうち１つに関連して説明された様々な特徴のうち一部が、他のもう１つの実施形態に関連して説明された操舵補助装置に適用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
上述の実施形態の原理は、様々な車両の設計に好適に利用される。
【符号の説明】
【０１０２】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ・・・・・・・・・・操舵補助装置
１０１，１０１Ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ステアリングホイール
１０２，１０２Ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ステアリングシャフト
２００，２００Ａ，２００Ｂ、２００Ｃ・・・・・・・・・・モータ
２２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・モータシャフト
３００，３００Ａ，３００Ｂ、３００Ｃ・・・・・・・・・・減速機
３１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・副ピニオン
３１０Ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピニオン
５００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外筒
５２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内歯ピン
６００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・キャリア
７００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・歯車部
７１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１トロコイド歯車
７２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２トロコイド歯車
８１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・入力歯車
８２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・クランク軸
８４０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・クランク軸受
ＣＸ１，ＣＸ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・中心軸
ＬＴＲ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・左タイヤ
ＲＣＸ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・回転中心軸
ＲＴＲ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・右タイヤ
ＳＴＭ，ＳＴＮ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・操舵機構
【図１】
2017109599.tif 000008
【図２】
2017109599.tif 000009
【図３】
2017109599.tif 000010
【図４】
2017109599.tif 000011
【図５】
2017109599.tif 000012