(57)【要約】【課題】構造を複雑にすることなく、遊星歯車機構のキャリアの回転を抑制できる操舵装置を提供することを課題とする。【解決手段】操作部１ａに入力される操舵トルクを、遊星歯車機構２を介して転舵機構１ｂに伝達する電動パワーステアリング装置において、操作部１ａに入力される操舵トルクに対応する補助トルクを発生する電動モータＭと、遊星歯車機構２のキャリア１５に形成されるウォームホイール１５ａと噛合して、電動モータＭが発生する補助トルクを、遊星歯車機構２を介して転舵機構１ｂに伝達するウォーム１８と、の間に逆入力遮断クラッチ３０を設けた。【選択図】図２
2009132306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールとステアリングシャフトを含んでなる操作部と、
前記操作部に入力される操舵トルクが伝達されて駆動する転舵機構と、が遊星歯車機構を介して連結され、
前記操舵トルクに対応した補助トルクを発生する電動モータで回転する伝達ギヤが、前記遊星歯車機構を構成するピニオンギヤ、サンギヤ、キャリアの少なくとも１つと噛合して、前記補助トルクを前記転舵機構に伝達する操舵装置であって、
前記伝達ギヤと前記電動モータとの間に逆入力遮断クラッチを備えたことを特徴とする操舵装置。
【請求項２】
前記伝達ギヤはウォームで形成され、
前記サンギヤは、前記ステアリングシャフトに連結される第１サンギヤと、前記転舵機構を駆動する駆動軸に連結される第２サンギヤとを含み、
前記ピニオンギヤは、前記第１サンギヤと噛合する第１ピニオンギヤと、前記第２サンギヤと噛合する第２ピニオンギヤとが、同軸に一体に連結されて形成され、
前記キャリアは、前記第１ピニオンギヤと前記第２ピニオンギヤを回転自在に支持するとともに、前記第１サンギヤ及び第２サンギヤに対して回転自在に備わり、
前記ウォームは、前記キャリアに形成されるウォームホイールと噛合することを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者が操作するステアリングホイールとステアリングシャフトを含んで構成される操作部と、操作部に入力される操舵トルクで駆動されて転舵輪を転舵する転舵機構とが機械的に連結され、操舵トルクに対応する補助トルクを電動モータで発生して、発生した補助トルクが転舵機構に伝達される操舵装置において、操作部と転舵機構とが、ピニオンギヤ、サンギヤ、キャリアなどからなる遊星歯車機構を介して連結される機構が知られている。
遊星歯車機構を有する操舵装置は、例えば遊星歯車機構に備わるウォームホイールに噛合するウォームを電動モータによって回転する。そして、ウォームでウォームホイールを回転することで、電動モータが発生する補助トルクを、遊星歯車機構を介して転舵機構に伝達する構成となっている。
【０００３】
このような構成の操舵装置において、ウォームと噛合するウォームホイールは、ウォームによって回転が抑制されるセルフロックの状態になり、ウォームを回転する電動モータが駆動しないときは、ウォームホイールの回転を抑制することができる。
しかしながら、長時間の振動や繰り返しの荷重変動がウォームホイールに入力されるとウォームが微小に回転し、ウォームの微小な回転が蓄積してウォームホイールが回転してしまうことがある。
そして、ウォームホイールの回転によって発生する必要のない補助トルクが、遊星歯車機構を介して転舵機構に伝達され、運転者が違和感を覚えるという問題がある。
【０００４】
遊星歯車機構を構成するギヤの回転を抑制する技術として、例えば特許文献１には、サンギヤにロック用歯車を備えるとともに、ソレノイドで爪部材を駆動するロック機構を備え、ロック用歯車に爪部材を噛合することで遊星歯車機構のサンギヤの回転をロックする技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２９０１６号公報（段落００３２〜００３４、図３参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示される技術を、例えばウォームホイールが形成されるキャリアの回転をロックする技術として適用すると、爪部材を駆動するロック機構や、ロック機構を作動するロック信号を発生するための制御手段が必要になることから、構造が複雑になるとともに、ロック機構のコスト及び制御手段の設計コストがかかるなど製造コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、構造を複雑にすることなく、遊星歯車機構を構成するギヤの回転をロックできる操舵装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ステアリングホイールとステアリングシャフトを含んでなる操作部と、前記操作部に入力される操舵トルクが伝達されて駆動する転舵機構と、が遊星歯車機構を介して連結され、前記操舵トルクに対応した補助トルクを発生する電動モータで回転する伝達ギヤが、前記遊星歯車機構を構成するピニオンギヤ、サンギヤ、キャリアの少なくとも１つと噛合して、前記補助トルクを前記転舵機構に伝達する操舵装置であって、前記伝達ギヤと前記電動モータとの間に逆入力遮断クラッチを備えたことを特徴とした。
【０００８】
請求項１に係る発明によると、操作部に入力される操舵トルクに対応する補助トルクを発生する電動モータで回転する伝達ギヤと、電動モータとの間に逆入力遮断クラッチを設け、伝達ギヤにトルクが入力されたときには、逆入力遮断クラッチによって伝達ギヤに入力されたトルクを遮断するとともに伝達ギヤの回転を抑制して、伝達ギヤと噛合するギヤの回転を抑制できる。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、前記伝達ギヤはウォームで形成され、前記サンギヤは、前記ステアリングシャフトに連結される第１サンギヤと、前記転舵機構を駆動する駆動軸に連結される第２サンギヤとを含み、前記ピニオンギヤは、前記第１サンギヤと噛合する第１ピニオンギヤと、前記第２サンギヤと噛合する第２ピニオンギヤとが、同軸に一体に連結されて形成され、前記キャリアは、前記第１ピニオンギヤと前記第２ピニオンギヤを回転自在に支持するとともに、前記第１サンギヤ及び第２サンギヤに対して回転自在に備わり、前記ウォームは、前記キャリアに形成されるウォームホイールと噛合することを特徴とした。
【００１０】
請求項２に係る発明によると、伝達ギヤをウォームで形成して、ウォームホイールが形成されるキャリアと噛合することで、キャリアの回転をロックできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、構造を複雑にすることなく、遊星歯車機構を構成するギヤの回転をロックできる操舵装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について、適宜図を用いて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置（操舵装置）の構成を示す図、図２は、遊星歯車機構の構成の概略を示す斜視図である。図１、図２に示すように、電動パワーステアリング装置１の操作部１ａに備わるステアリングホイール１０ａは、ステアリングシャフト１０ｂを介して第１サンギヤ１１に連結される。また、ラック軸１９に噛合するギヤを備えてラック軸１９を駆動するピニオン軸（駆動軸）２０は、自在継手２０ａ、２０ｂを備えて、第２サンギヤ１２に連結される。さらに、第１サンギヤ１１に噛合する第１ピニオンギヤ１３と、第２サンギヤ１２に噛合する第２ピニオンギヤ１４は同軸に一体に連結され、且つ、キャリア１５に回転自在に支持される。
【００１３】
キャリア１５は、例えば第１ピニオンギヤ１３及び第２ピニオンギヤ１４の回転軸を回転自在に支持することで、同軸に一体に連結された第１ピニオンギヤ１３と第２ピニオンギヤ１４を回転自在に支持するとともに、第１ピニオンギヤ１３を介して第１サンギヤ１１に対して回転自在に備わり、かつ第２ピニオンギヤ１４を介して第２サンギヤ１２に対して回転自在に備わる。
【００１４】
そして、キャリア１５には、例えばウォーム１８の外形に沿うように断面が円弧状になったウォームホイール１５ａが形成されてウォーム１８が噛合する。ウォーム１８は、逆入力遮断クラッチ３０（図２参照）を介して、ステアリングコラム１０ｃに固定される電動モータＭ（図２参照）に接続され、電動モータＭによって駆動される構成とする。すなわち、本実施形態においては、キャリア１５にウォームホイール１５ａが形成され、ウォーム１８が伝達ギヤとして、キャリア１５に形成されるウォームホイール１５ａと噛合する構成となる。
なお、本実施形態においては、第１ピニオンギヤ１３、及び第１サンギヤ１１で第１遊星歯車機構２ａを構成し、第２ピニオンギヤ１４、及び第２サンギヤ１２で第２遊星歯車機構２ｂを構成している。
そして、第１遊星歯車機構２ａと第２遊星歯車機構２ｂとキャリア１５を含んで、遊星歯車機構２を構成する。
【００１５】
ラック軸１９は、図示しない転舵輪を転舵する機能を有し、ラック軸１９が駆動すると、図示しない転舵輪が転舵して、電動パワーステアリング装置１が備わる車両を転舵することができる。
なお、本実施形態においては、ラック軸１９、及びピニオン軸２０を含んで転舵機構１ｂを構成するものとする。
【００１６】
図２に示す逆入力遮断クラッチ３０は、入力側にトルクが入力されると、入力されたトルクを出力側に伝達するが、出力側にトルクが入力されると、入力されたトルクを遮断して入力側に伝達しないで、出力側の回転をロックする機能を有する。
本実施形態においては、電動モータＭの回転を外部に出力するモータ軸Ｍａを逆入力遮断クラッチ３０の入力側に接続するとともに、ウォーム１８と一体に回転する回転軸１８ｂを逆入力遮断クラッチ３０の出力側に接続する。このように接続することで、電動モータＭが発生するトルクはウォーム１８に伝達されるが、ウォーム１８にトルクが発生した場合、ウォーム１８に発生したトルクは電動モータＭに伝達されず、かつウォーム１８の回転がロックされる。
【００１７】
このように構成される電動パワーステアリング装置１においては、運転者がステアリングホイール１０ａを操作して、操作部１ａに操舵トルクが入力されると、遊星歯車機構２を介してピニオン軸２０に操舵トルクが伝達され、ラック軸１９が駆動する。
さらに、図示しない制御装置が、例えばステアリングシャフト１０ｂに発生するトルクを操作部１ａに入力された操舵トルクとして検出し、検出した操舵トルクに対応する補助トルクを算出するとともに、算出した補助トルクを発生するように、図示しない駆動装置に指令を与えて電動モータＭ（図２参照）を駆動する。電動モータＭには、回転軸１８ｂ（図２参照）と一体に回転するウォーム１８が備わり、電動モータＭが発生する補助トルクが、ウォーム１８を介してキャリア１５から遊星歯車機構２に入力される。遊星歯車機構２に入力された補助トルクは、第２ピニオンギヤ１４、第２サンギヤ１２を介してピニオン軸２０に伝達されることで転舵機構１ｂに伝達され、ラック軸１９の駆動を補助する。
【００１８】
すなわち、電動モータＭ（図２参照）が回転するとウォーム１８が回転し、ウォーム１８と噛合するウォームホイール１５ａが形成されているキャリア１５が回転する。そして、キャリア１５の回転が第１ピニオンギヤ１３、及び第２ピニオンギヤ１４に伝達され、さらに、第２ピニオンギヤ１４を介して第２サンギヤ１２に伝達される。そして、第２サンギヤ１２に連結されるピニオン軸２０が回転することで、転舵機構１ｂに補助トルクが伝達される。
一方、電動モータＭが駆動しないときは、ウォーム１８によってキャリア１５の回転が抑制される、いわゆるセルフロックの状態になって、キャリア１５の回転は抑制される。
【００１９】
これは、図２に示すように、キャリア１５に形成されるウォームホイール１５ａとウォーム１８は、それぞれの回転軸が略直交するように配置されることから、キャリア１５の回転方向の動きが、ウォームホイール１５ａと噛合するウォーム１８によって抑制されることによる。
【００２０】
しかしながら、ウォーム１８の回転をキャリア１５に滑らかに伝達するために、ウォーム１８の歯とキャリア１５に形成されるウォームホイール１５ａの歯の間には、バックラッシュが設けられる。そして、例えば長時間の振動や繰り返しの荷重変動が、図示しない転舵輪から転舵機構１ｂ（図１参照）、第２ピニオンギヤ１４等を介してキャリア１５に入力されると、このバックラッシュが原因となってウォーム１８が微小に回転して、それに伴ってキャリア１５が回転する場合がある。
【００２１】
すなわち、長時間の振動や繰り返しの荷重変動がキャリア１５に入力されると、キャリア１５に形成されるウォームホイール１５ａとウォーム１８の間に形成されるバックラッシュにおいて、ウォームホイール１５ａの歯がウォーム１８の軸方向の微振動を繰り返し、その微振動によってウォーム１８が微小に回転する。そして、この微小な回転が蓄積するとウォーム１８が回転し、その回転に伴ってキャリア１５が回転する。
そして、キャリア１５が回転すると、第２ピニオンギヤ１４、第２サンギヤ１２等を介して転舵機構１ｂに必要のない補助トルクが伝達されて、運転者が違和感を覚えるという問題がある。
【００２２】
このような問題を解決するため、本実施形態においては、ウォーム１８と、ウォーム１８を駆動する電動モータＭの間に逆入力遮断クラッチ３０を設ける構成とした。すなわち前記のように、ウォーム１８と一体に回転する回転軸１８ｂと、電動モータＭの回転を外部に出力するモータ軸Ｍａを、逆入力遮断クラッチ３０を介して接続する構成とした。
【００２３】
図３は、逆入力遮断クラッチの構造の一例を示す図であって、（ａ）は半径方向の要部断面図、（ｂ）は、図３の（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
図３の（ｂ）に示すように、逆入力遮断クラッチ３０は、回転トルクが入力される入力側に、電動モータＭ（図２参照）のモータ軸Ｍａが接続される入力軸３１が備わり、入力軸３１に入力された回転トルクが出力される出力側に、ウォーム１８（図２参照）と一体に回転する回転軸１８ｂが接続される出力軸３２が、入力軸３１と同軸上に備わる。そして入力軸３１と出力軸３２は、軸受け３３ｂを介して外ケース３３に回転自在に支持され、外ケース３３は、ステアリングコラム１０ｃ（図２参照）に固定されて備わる。
【００２４】
図３の（ａ）に示すように、出力軸３２にはカム面３２ａが形成され、外ケース３３の内周面３３ａとカム面３２ａの間に形成されるクリアランス３４に係合・離脱可能に介在する一対をなすローラ３５、及びローラ３５の間には、該ローラ３５を相互に離間する方向に弾性力を付勢するばね３６が備わる。
さらに、出力軸３２の外周に径方向に向けて突出するようにピン３８が備わり、入力軸３１に形成される係合孔３７と係合する。
【００２５】
このように構成される逆入力遮断クラッチ３０は、出力軸３２からトルクが入力されると、ばね３６によって相互に離間する方向に付勢されている一対をなすローラ３５及びローラ３５が、クリアランス３４に噛み込むように出力軸３２と外ケース３３との間に係合する。このことによって出力軸３２は、外ケース３３に対してロックされた状態となる。本実施形態において、外ケース３３はステアリングコラム１０ｃ（図２参照）に固定され、出力軸３２は、ステアリングコラム１０ｃに対してロックされる。
【００２６】
一方、入力軸３１からトルクが入力されると、入力軸３１が一対をなすローラ３５及びローラ３５のうちの一方のローラ３５を、ばね３６による付勢力に抗してクリアランス３４から離脱する方向に押圧するため、出力軸３２のロックが解除される。そして、入力軸３１の係合孔３７に係合しているピン３８を介して、入力軸３１に入力されたトルクが出力軸３２に伝達され、入力軸３１と出力軸３２は一体に回転する。
【００２７】
本実施形態においては、図３の（ｂ）に示すように、逆入力遮断クラッチ３０の入力軸３１には電動モータＭ（図２参照）のモータ軸Ｍａが接続され、出力軸３２にはウォーム１８（図２参照）と一体に回転する回転軸１８ｂが接続されることから、電動モータＭの回転によって発生するトルクは逆入力遮断クラッチ３０を介して回転軸１８ｂに伝達される。したがって、電動モータＭの回転によってウォーム１８を回転させることができる。
【００２８】
一方、ウォーム１８（図２参照）から回転軸１８ｂを介して逆入力遮断クラッチ３０に入力されるトルクは、逆入力遮断クラッチ３０によって遮断される。そして、出力軸３２が外ケース３３に対してロックされることから、出力軸３２に回転軸１８ｂを介して接続されるウォーム１８の回転がロックされる。
【００２９】
このように、ウォーム１８（図２参照）と電動モータＭ（図２参照）の間に逆入力遮断クラッチ３０（図２参照）を設けることで、ウォーム１８（図２参照）に入力されるトルクは、逆入力遮断クラッチ３０で遮断されて電動モータＭに伝達されず、ウォーム１８の回転は抑制される。したがって、例えば長時間の振動や繰り返しの荷重変動がキャリア１５（図２参照）に入力され、キャリア１５に形成されるウォームホイール１５ａとウォーム１８の間に形成されるバックラッシュにおいて、ウォームホイール１５ａの歯がウォーム１８の軸方向の微振動を繰り返しても、その微振動によるウォーム１８の微小な回転を抑制でき、キャリア１５の回転を抑制することができる。
【００３０】
また、ウォーム１８（図２参照）による、キャリア１５（図２参照）のセルフロックを考慮する必要が無くなることから、ウォーム１８及びキャリア１５を小型化することができ、電動パワーステアリング装置１（図１参照）を小型化できる。
【００３１】
なお、前記した逆入力遮断クラッチ３０の構造は、例えば特開２００６−３３６８３８号公報に詳細が記載された構造を一例として示したものであるが、公知の技術として開示されている、その他の構造からなる逆入力遮断クラッチ３０を使用してもよい。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は他の形態の電動パワーステアリング装置にも適用できる。
図４は、本発明を他の形態の電動パワーステアリング装置に適用した図である。
【００３３】
例えば、遊星歯車機構２（図２参照）を備える電動パワーステアリング装置１（図１参照）においては、キャリア１５（図２参照）をセルフロックさせるために、電動モータＭによって回転するウォーム１８（図２参照）を伝達ギヤとして、キャリア１５に形成されるウォームホイール１５ａに噛合する構成としている。
しかしながら、本実施形態のように、電動モータＭ（図２参照）とウォーム１８の間に、逆入力遮断クラッチ３０を介在させることで、キャリア１５をウォーム１８でセルフロックさせる必要がなくなる。
したがって、図４に示すように、例えば平歯車Ｇを伝達ギヤとして使用することができる。
すなわち、電動モータＭのモータ軸Ｍａを逆入力遮断クラッチ３０の入力軸３１（図３の（ｂ）参照）に接続し、平歯車Ｇと一体に回転する回転軸Ｇａを逆入力遮断クラッチ３０の出力軸３２（図３の（ｂ）参照）に接続するように構成する。そして、キャリア１５には平歯車Ｇと噛合するギヤ１５ｂを形成する。
【００３４】
例えば長時間の振動や繰り返しの荷重変動が、図示しない転舵輪から転舵機構１ｂ（図１参照）、第２サンギヤ１２、第２ピニオンギヤ１４等を介してキャリア１５に入力されると、キャリア１５にはトルクが発生する。しかしながら、キャリア１５に発生したトルクは、平歯車Ｇを介して逆入力遮断クラッチ３０の出力軸３２（図３の（ｂ）参照）に入力され、逆入力遮断クラッチ３０によって遮断されることになる。さらに、出力軸３２がロックされることから、出力軸３２に回転軸Ｇａを介して接続される平歯車Ｇの回転が抑制され、平歯車Ｇと噛合するギヤ１５ｂが形成されるキャリア１５の回転も抑制される。
【００３５】
したがって、図示しない転舵輪等から入力される、長時間の振動や繰り返しの荷重変動による、キャリア１５の回転を抑制することができる。
そして、伝達ギヤとして平歯車Ｇを使用すると、例えば図４に示すように、電動モータＭをステアリングシャフト１０ｂやピニオン軸２０の軸方向に平行に配置できることから、電動モータＭの配置スペースを小さくでき、電動パワーステアリング装置１（図１参照）を小型化することができる。
なお、伝達ギヤとして、かさ歯車や、はすば歯車など、他の形状のギヤを使用することもできる。
【００３６】
このように、電動モータと伝達ギヤとの間に逆入力遮断クラッチを介在することで、遊星歯車機構のキャリアの回転をロックできるとともに、伝達ギヤをウォームに限定することなく、電動パワーステアリング装置の設計の自由度を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。
【図２】遊星歯車機構の構成の概略を示す斜視図である。
【図３】逆入力遮断クラッチの構造の一例を示す図であって、（ａ）は、半径方向の要部断面図、（ｂ）は、図３の（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明を他の形態の電動パワーステアリング装置に適用した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      電動パワーステアリング装置（操舵装置）
１ａ    操作部
１ｂ    転舵機構
２      遊星歯車機構
２ａ    第１遊星歯車機構
２ｂ    第２遊星歯車機構
１０ａ  ステアリングホイール
１０ｂ  ステアリングシャフト
１１    第１サンギヤ
１２    第２サンギヤ
１３    第１ピニオンギヤ
１４    第２ピニオンギヤ
１５    キャリア
１５ａ  ウォームホイール
１８    ウォーム（伝達ギヤ）
１９    ラック軸
２０    ピニオン軸（駆動軸）
３０    逆入力遮断クラッチ
Ｇ      平歯車（伝達ギヤ）
Ｍ      電動モータ
【図１】
2009132306.tif 000003
【図２】
2009132306.tif 000004
【図３】
2009132306.tif 000005
【図４】
2009132306.tif 000006