(57)【要約】【課題】構造を複雑にすることなく、ウォームホイールを確実にセルフロックできる構造を有する操舵装置を提供することを課題とする。【解決手段】操作部に入力される操舵トルクを、遊星歯車機構を介して転舵機構に伝達するように構成される電動パワーステアリング装置において、操作部に入力される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Ｍで回転するウォーム１８が噛合する、遊星歯車機構のウォームホイール１７を、外歯１７ａ４、１７ｂ２が、周方向の相反する方向に付勢されるシザーズギヤとして構成する。【選択図】図４
2009132305.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ウォームが、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つに形成されるウォームホイールと噛合して、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、
前記ウォームホイールがシザーズギヤとして構成されることを特徴とする操舵装置。
【請求項２】
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、
前記ウォームホイールは、前記キャリアに形成され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、ウォームホイールを確実にセルフロックできる構造を有す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ウォームが、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つに形成されるウォームホイールと噛合して、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、前記ウォームホイールがシザーズギヤとして構成されることを特徴とした。
【０００８】
請求項１に係る発明によると、操作部と転舵機構を連結する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つに形成されるウォームホイールをシザーズギヤとして構成して、ウォームと噛合することができる。そして、シザーズギヤの付勢力で、ウォームホイールを確実にセルフロックできる。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、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、前記ウォームホイールは、前記キャリアに形成されることを特徴とした。
【００１０】
請求項２に係る発明によると、シザーズギヤとして構成されるウォームホイールを遊星歯車機構のキャリアに形成し、ウォームをキャリアと噛合することができる。そして、シザーズギヤの付勢力で、ウォームホイールであるキャリアを確実にセルフロックできる。
【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、ウォームホイールを確実にセルフロックできる構造を有す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１７が形成されてウォーム１８が噛合する。ウォーム１８は、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１７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１７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】
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。
【００１７】
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１７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。
【００１８】
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１７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１７と噛合するウォーム１８によって抑制されることによる。
【００１９】
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１７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。
【００２０】
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１７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１７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。
【００２１】
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と噛合するキャリア１５に形成されるウォームホイール１７を、図２に示すようにメインギヤ１７ａとサブギヤ１７ｂから構成されるシザーズギヤとして構成したことを特徴とする。
【００２２】
図３は、ウォームホイールの構造の一例を示す図である。図３に示すように、シザーズギヤとして構成されるウォームホイール１７は、外歯１７ａ４を備えるメインギヤ１７ａと、外歯１７ａ４と同じ形状の外歯１７ｂ２を備えるサブギヤ１７ｂとが、同軸かつ相対回転可能に連結される。メインギヤ１７ａの、サブギヤ１７ｂと対向する面には、環状の溝１７ａ１が周に沿って形成され、溝１７ａ１の内部にはメインギヤ１７ａとサブギヤ１７ｂを、周方向の相反する方向に付勢するＣ型のスプリング１７ｃが備わる。
【００２３】
Ｃ型のスプリング１７ｃの一端は、メインギヤ１７ａの溝１７ａ１に形成される係合ピン１７ａ２に係合し、他端は、サブギヤ１７ｂの、メインギヤ１７ａと対向する面に形成される係合ピン１７ｂ１に係合する。
【００２４】
サブギヤ１７ｂは、メインギヤ１７ａに形成されるボス部１７ａ３に回転可能に嵌合し、サブギヤ１７ｂをメインギヤ１７ａの側に付勢するリング状のバネ部材１７ｄを挟持するように、固定部材１７ｅがボス部１７ａ３に嵌合して、サブギヤ１７ｂがボス部１７ａ３から抜け落ちるのを防止する。このようにして、シザーズギヤとして構成されるウォームホイール１７を形成することができる。
【００２５】
なお、前記したシザーズギヤの構成は一例を示すものであって、公知の技術として開示されている、シザーズギヤのその他の構成を使用することができる。
【００２６】
図４は、キャリアに形成されるウォームホイールとウォームが噛合する噛合部を示す概略図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、図４の（ａ）のＡ方向から見た概略図である。
なお、図４の（ｂ）においては、図中右側に電動モータＭが備わるものとする。
図４の（ａ）に示すように、本実施形態においてウォームホイール１７は、相対回転可能に連結されるメインギヤ１７ａとサブギヤ１７ｂからなる。そして、ウォームホイール１７の外歯は、メインギヤ１７ａの外歯１７ａ４と、サブギヤ１７ｂの外歯１７ｂ２とからなり、ウォームホイール１７の回転軸の軸方向に略等分に分割されて形成される。
そして、ウォームホイール１７は、図３に示すＣ型のスプリング１７ｃによって、図４の（ａ）に矢印で示すように、メインギヤ１７ａとサブギヤ１７ｂとが、周方向の相反する方向に付勢されることから、外歯１７ａ４と外歯１７ｂ２は、ウォームホイール１７の周方向の相反する方向に付勢される。
【００２７】
図４の（ａ）に示すように、ウォーム１８は、回転軸１８ｂがウォームホイール１７の略周方向に沿うようにウォームホイール１７に噛合することから、ウォーム１８は、メインギヤ１７ａの外歯１７ａ４と、サブギヤ１７ｂの外歯１７ｂ２にまたがるように噛合する。
そして、前記のように、メインギヤ１７ａの外歯１７ａ４とサブギヤ１７ｂの外歯１７ｂ２は、ウォームホイール１７の周方向の相反する方向に付勢されることから、メインギヤ１７ａの外歯１７ａ４とサブギヤ１７ｂの外歯１７ｂ２は、ウォーム１８の回転軸１８ｂの軸方向の相反する方向に付勢されることになる。
なお、メインギヤ１７ａの外歯１７ａ４とサブギヤ１７ｂの外歯１７ｂ２が付勢される方向は、図４の（ａ）に矢印で示す方向と逆であってもよい。
【００２８】
図４の（ｂ）に示すように、ウォーム１８の歯１８ａとウォームホイール１７の外歯１７ａ４及び１７ｂ２とのバックラッシュＢは、ウォーム１８の軸方向に設けられるクリアランスとして形成される。
そして、ウォームホイール１７の外歯１７ａ４、１７ｂ２は、ウォーム１８の回転軸１８ｂの軸方向の相反する方向に付勢されることから、実線で示すメインギヤ１７ａの外歯１７ａ４が電動モータＭの側（図中右側）のウォーム１８の歯１８ａに当接するとともに、破線で示すサブギヤ１７ｂの外歯１７ｂ２が電動モータＭと反対側（図中左側）の歯１８ａに当接する。
このことによって、メインギヤ１７ａの外歯１７ａ４とウォーム１８の歯１８ａのバックラッシュＢは、電動モータＭと反対側（図中左側）に形成され、サブギヤ１７ｂの外歯１７ｂ２とウォーム１８の歯１８ａのバックラッシュＢは、電動モータＭの側（図中右側）に形成される。
【００２９】
この状態において、キャリア１５が回転する方向に力が作用して、例えばウォーム１８の回転軸１８ｂの軸方向の振動や繰り返しの荷重変動が、ウォームホイール１７を介して入力されても、電動モータＭ（図中右側）の側への微動はメインギヤ１７ａの外歯１７ａ４によって抑制され、電動モータＭと反対側（図中左側）への微動はサブギヤ１７ｂの外歯１７ｂ２によって抑制される。したがって、ウォームホイール１７の外歯１７ａ４、１７ｂ２の、ウォーム１８の回転軸１８ｂの軸方向への微振動が抑制される。
ウォームホイール１７の外歯１７ａ４、１７ｂ２の、ウォーム１８の回転軸１８ｂの軸方向への微振動が抑制されるとウォーム１８の微小な回転も抑制され、ウォーム１８の微小な回転の蓄積によるウォームホイール１７の回転が抑制されることになる。
【００３０】
このように、シザーズギヤとして構成されるウォームホイールを遊星歯車機構のキャリアに形成し、ウォームをウォームホイールと噛合することで、キャリアを確実にセルフロックできる。
【００３１】
また、ウォームホイール１７の外歯１７ａ４、１７ｂ２が常にウォーム１８の歯１８ａに当接していることから、ウォームホイール１７の外歯１７ａ４、１７ｂ２とウォーム１８の歯１８ａの間に発生する摩擦によってもウォーム１８の回転が抑制されるという効果を奏する。
【００３２】
なお、図示はしないが、例えば遊星歯車機構２（図１参照）を構成する第１遊星歯車機構２ａ（図１参照）、第２遊星歯車機構２ｂ（図１参照）の少なくとも１つがリングギヤを有する構造である場合、ウォーム１８（図１参照）と噛合する、シザーズギヤからなるウォームホイールを、リングギヤに形成する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【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】ウォームホイールの構造の一例を示す図である。
【図４】キャリアに形成されるウォームホイールとウォームが噛合する噛合部を示す概略図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、図４の（ａ）のＡ方向から見た概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
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
１７    ウォームホイール
１７ａ４、１７ｂ２  外歯
１８    ウォーム
１９    ラック軸
２０    ピニオン軸（駆動軸）
Ｍ      電動モータ
【図１】
2009132305.tif 000003
【図２】
2009132305.tif 000004
【図３】
2009132305.tif 000005
【図４】
2009132305.tif 000006