JP2013095366A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな構成で軽量化しつつ、コストを抑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いて、入力軸３２は、ステアリングホイールの操舵力が入力される。伝達比可変装置３０は、入力軸３２に連結される遊星歯車機構を有し、入力軸３２の入力量に対する出力量の入出力比を変化させる。出力部５４は、遊星歯車機構に接続され、出力量に応じて回転する。ロッド１２，１４は、一端が出力部５４に連結し、他端が車輪２４，２６に連結して出力部５４の回転に応じて車幅方向に移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリングホイールの操舵角を変化させて出力する伝達比可変装置を備えるステアリング装置に関する。

車両のステアリング装置には、ステアリングホイールの操舵量を変化させて出力する舵角比可変装置が設けられる（特許文献１参照）。特許文献１の電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに一体結合されたステアリングシャフトが、舵角比可変装置を介して転舵機構のピニオン軸に接続され、ピニオン軸は転舵機構のラックに接続され、ラックの両端にタイロッドを介して左右の前輪が連結されている。この舵角比可変装置により、舵角比を変化させ、ラックアンドピニオン機構によりステアリングシャフトの回転をタイロッドの車幅方向の変位に変換させている。

特開２００９−２８００４５号公報

特許文献１の電動パワーステアリング装置では、舵角比可変装置とラックアンドピニオン機構とにより舵角比の変化と、回転軸の回転を車幅方向の変位へ変換することをそれぞれ実現しており、車両の軽量化を図るには限界がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シンプルな構成で軽量化をしたステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のステアリング装置は、ステアリングホイールの操舵力が入力される入力軸と、入力軸に連結される遊星歯車機構を有し、入力軸の入力量に対する出力量の入出力比を変化させる伝達比可変装置と、遊星歯車機構に接続され、出力量に応じて回転する出力部と、一端が出力部に連結し、他端が車輪に連結して出力部の回転に応じて車幅方向に移動するロッドと、を備える。

この態様によると、遊星歯車機構に接続された出力部にロッドを連結させることで、シンプルな構成で入力軸の回転を車幅方向の変位へ変換することできる。これにより、ステアリング装置を軽量化することができる。
なお、入力量に対する出力量の入出力比は、入力軸の回転角に対する出力側の回転角の入出力比であってよく、入力軸の回転角の変化量に対する出力側の回転角の変化量の入出力比であってよい。

伝達比可変装置は、モータをさらに有してもよい。遊星歯車機構は、入力軸に連結されるサンギアと、出力部に連結されるキャリアと、モータの駆動に応じて回転可能なリングギアと、を有してもよい。これにより、モータを駆動することで遊星歯車機構の入出力比を変化させることができる。

出力部は、キャリアの外周から径方向外向きに突出するように設けられてもよい。キャリアに出力部を設けることで、出力部の周方向の揺動によりロッドを車幅方向への変位させることがでいる。

本発明のステアリング装置によれば、シンプルな構成で軽量化しつつ、コストを抑えることができる。

実施形態に係るステアリング装置の構成の概略を説明するための説明図である。 図１に示す伝達比可変装置の線分Ａ−Ａの断面図である。

図１は、実施形態に係るステアリング装置１０の構成の概略を説明するための説明図である。ステアリング装置１０は、ステアリングホイール（不図示）と、ステアリングシャフトと、第１タイロッド１２と、第２タイロッド１８と、リレーロッド１４と、アイドラアーム１６と、伝達比可変装置３０と、を備える。

ステアリングホイールは、車両室内に設けられ、運転者によって回動操作される。ステアリングシャフトは、ステアリングホイールとともに回転するように一端がステアリングホイールに連結されており、ステアリングホイールの回転を伝達比可変装置３０に伝達する入力軸３２として機能する。すなわちステアリングシャフトは、ステアリングホイールと伝達比可変装置３０とを連結する入力軸３２となり、ステアリングホイールの操舵力が入力される。

伝達比可変装置３０は、入力軸３２からの入力量に対する出力量の入出力比を変化させる。また伝達比可変装置３０は、入力軸３２からの入力を減速して出力部５４に出力する減速機能を有する。具体的な構成は後ほど説明する。出力部５４は、伝達比可変装置３０に接続され、伝達比可変装置３０の出力に応じて回転する。

出力部５４には、第１タイロッド１２およびリレーロッド１４が直接連結される。第１タイロッド１２は第１ナックルアーム２０を介して左車輪２４に連結される。第１タイロッド１２の一端は、出力部５４に回転可能に連結され、他端は第２ナックルアーム２２に回動可能に連結される。第１タイロッド１２の車幅方向の移動に応じて左車輪２４が転舵される。

リレーロッド１４の一端は、出力部５４に回動可能に連結され、他端はアイドラアーム１６に回動可能に連結されて支持される。アイドラアーム１６は車体に支持される。アイドラアーム１６には第２タイロッド１８の一端が回動可能に連結され、第２タイロッド１８の他端は第２ナックルアーム２２に回動可能に連結される。第２タイロッド１８は第２ナックルアーム２２を介して右車輪２６に連結され、第２タイロッド１８の車幅方向の移動に応じて右車輪２６が転舵される。

第１タイロッド１２、リレーロッド１４、第２タイロッド１８を特に区別しない場合は単にロッドという。左右の車輪はロッドの車幅方向の移動に応じて転舵する。第１タイロッド１２を第１のロッド、リレーロッド１４および第２タイロッド１８を第２のロッドととし、第１および第２のロッドは、一端が出力部５４に連結し、他端が車輪に連結して出力部５４の回転に応じて車幅方向に移動する。次に、図２を参照しつつ、伝達比可変装置３０について説明する。

図２は、図１に示す伝達比可変装置３０の線分Ａ−Ａの断面図である。なお、図２では伝達比可変装置３０のハウジング４８を省略して示す。伝達比可変装置３０は、入力軸３２の回転を受けて、入力回転角に対する出力回転角の入出力比を自在に変化させる。左車輪２４および右車輪２６は、伝達比可変装置３０の出力回転角に応じて第１および第２のロッドを介して転舵する。伝達比可変装置３０は、入力軸３２、遊星歯車機構３６、ウォームギア４４およびモータ４６を有する。遊星歯車機構３６は、キャリア３４、サンギア３８、遊星ギア４０、リングギア４２、ハウジング４８、第１回転軸５０および第２回転軸５２を有する。ハウジング４８は車体に固定される。

入力軸３２は、ステアリングホイールの操舵角に応じて回転する。サンギア３８は、入力軸３２に直接連結され、入力軸３２とともに回転する。サンギア３８の径方向外側には、第１遊星ギア４０ａ、第２遊星ギア４０ｂおよび第３遊星ギア４０ｃ（これらをとくに区別しない場合「遊星ギア４０」という）が配され、サンギア３８の外周と遊星ギア４０の外周は噛合する。

遊星ギア４０は、サンギア３８の周りを公転可能であり、かつ自転可能である。遊星ギア４０の第１回転軸５０、第２回転軸５２および第３回転軸（不図示）は、キャリア３４に回動可能に支持される。キャリア３４は環状に形成され、遊星ギア４０の回転軸を支持する軸受孔がそれぞれ形成される。キャリア３４の軸受孔には遊星ギア４０の回転軸が祖入される。したがって、遊星ギア４０の公転によりキャリア３４は回転する。

遊星ギア４０の径方向外側には、環状のリングギア４２が配され、遊星ギア４０の外周とリングギア４２の内周は噛合する。リングギア４２はキャリア３４より大径である。サンギア３８、遊星ギア４０およびリングギア４２の回転軸は平行である。

リングギア４２の外周には、ウォームギア４４と噛合する歯が形成される。リングギア４２の外周とウォームギア４４とは噛合し、ウォームギア４４の回転によりリングギア４２は回転する。ウォームギア４４はモータ４６の駆動により回転するため、リングギア４２もモータ４６の駆動により回転可能である。

モータ４６は、制御部（不図示）により車速と操舵角に応じて駆動するよう制御されてよい。制御部は、たとえば車速が低速域であれば高速域より車輪が大きく転舵するように制御する。また制御部は、操舵角が初期状態から大きくなれば車輪が大きく転舵するように制御する。これにより、減速機構である遊星歯車機構３６において、ステアリングのギア比、すなわち入力軸３２の入力量に対する出力量の入出力比を無段階に変化させることができる。これにより、伝達比可変装置３０を軽量化できる。なお、モータ４６の駆動力により運転者の操舵を補助してよい。

出力部５４は、キャリア３４の外周から径方向外向きに突出するように一体に設けられる。したがって、出力部５４はキャリア３４の回転に応じて周方向に揺動する。出力部５４に回動可能に直接連結された第１タイロッド１２およびリレーロッド１４は、出力部５４の径方向の移動にともなって車幅方向に変位する。これにより、ラックアンドピニオン機構を用いないで、回転方向の動作を車幅方向の動作に変換することができる。また、キャリア３４から突出する出力部５４に第１タイロッド１２およびリレーロッド１４を直接連結することで、ラックアンドピニオン機構を用いる場合と比べて、質量を格段に軽くすることができ、ステアリング装置１０を軽量化することができる。

ステアリング装置１０の作用について説明する。運転手の操舵により入力軸３２が回転すると、サンギア３８が入力軸３２とともに同じ角速度で回転する。サンギア３８の回転により遊星ギア４０が自転および公転する。また遊星ギア４０と噛合するリングギア４２も回転する。遊星ギア４０の公転は、サンギア３８と遊星ギア４０とリングギア４２の歯数にもとづいて、サンギア３８の角速度より減速される。遊星ギア４０の公転によりキャリア３４が回転する。

ここで、リングギア４２の外周はウォームギア４４と噛合しており、ウォームギア４４を介してモータ４６の駆動力が伝達される。したがってモータ４６の駆動によりリングギア４２の角速度が変化し、遊星ギア４０の公転の角速度も変化し、遊星ギア４０に連結するキャリア３４の角速度も変化する。これにより、入力軸３２の回転角に対する出力側のキャリア３４の回転角の入出力比が変化する。

キャリア３４と同じ角速度で回転する出力部５４の周方向への回転により第１タイロッド１２およびリレーロッド１４と第２タイロッド１８が車幅方向に変位し、左車輪２４および右車輪２６が転舵される。出力部５４と第１タイロッド１２およびリレーロッド１４を直接連結したことで、入力軸３２の回転を車幅方向の変位に変換することができる。以上のようにステアリング装置１０が動作する。

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。

実施形態では遊星歯車機構３６のリングギア４２をモータ４６により回転させることで伝達比可変装置３０として機能させたが、別の組み合わせであってもよい。たとえば、遊星歯車機構３６の代わりに、サイクロイド減速機のケースの外周とウォームギアとを噛合させ、ウォームギアを回転させるモータの駆動によりサイクロイド減速機のケースを回転させる制御をしてもよい。これにより、サイクロイド減速機を伝達比可変装置として機能させることができる。さらに、遊星歯車機構３６およびサイクロイド減速機以外にも、揺動型歯車装置やボール減速機にモータをとりつけることで、伝達比可変装置として機能させることができる。

１０ ステアリング装置、 １２ 第１タイロッド、 １４ リレーロッド、 １６ アイドラアーム、 １８ 第２タイロッド、 ２０ 第１ナックルアーム、 ２２ 第２ナックルアーム、 ２４ 左車輪、 ２６ 右車輪、 ３０ 伝達比可変装置、 ３２ 入力軸、 ３４ キャリア、 ３６ 遊星歯車機構、 ３８ サンギア、 ４０ａ 第１遊星ギア、 ４０ｂ 第２遊星ギア、 ４０ｃ 第３遊星ギア、 ４２ リングギア、 ４４ ウォームギア、 ４６ モータ、 ４８ ハウジング、 ５０ 第１回転軸、 ５２ 第２回転軸、 ５４ 出力部。

Claims (3)

1. ステアリングホイールの操舵力が入力される入力軸と、
   前記入力軸に連結される遊星歯車機構を有し、前記入力軸の入力量に対する出力量の入出力比を変化させる伝達比可変装置と、
   前記遊星歯車機構に接続され、前記出力量に応じて回転する出力部と、
   一端が前記出力部に連結し、他端が車輪に連結して前記出力部の回転に応じて車幅方向に移動するロッドと、を備えることを特徴とするステアリング装置。
2. 前記伝達比可変装置は、モータをさらに有し、
   前記遊星歯車機構は、
   前記入力軸に連結されるサンギアと、
   前記出力部に連結されるキャリアと、
   前記モータの駆動に応じて回転可能なリングギアと、を有す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。
3. 前記出力部は、前記キャリアの外周から径方向外向きに突出するように設けら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。

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