JP2016022763A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型、軽量、安価で且つ低騒音な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に出力する遊星歯車装置１と、遊星歯車装置１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２と、を備えている。遊星歯車装置１は、サンギヤ１１と、サンギヤ１１と同心に配されたリングギヤ１２と、サンギヤ１１及びリングギヤ１２に噛み合いサンギヤ１１の周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を回転自在に支持するキャリヤ１４と、を有している。そして、プラネタリギヤ１３がウォームとされており、サンギヤ１１及びリングギヤ１２がウォームホイールとされている。【選択図】図１

Description

本発明はステアリング装置に関する。

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、転舵輪を転舵する装置である。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機構を備えている。
例えば特許文献１に開示のステアリング装置は、遊星歯車装置を用いた伝達比可変機構を備えている。このステアリング装置においては、ステアリング軸の回転が入力軸に伝達され、入力軸に固定された遊星歯車装置のサンギヤがステアリング軸の回転に応じて回転するようになっている。サンギヤの回転は、プラネタリギヤを介してリングギヤに伝達され、リングギヤに固定された出力軸から転舵輪に回転が出力されるようになっている。

また、このステアリング装置は、プラネタリギヤを回転可能に支持するキャリヤを回転させるモータを備えている。モータの回転は、入力軸に対して回転可能とされているキャリヤに伝達され、キャリヤの回転によりプラネタリギヤがサンギヤの周りを回転移動する状態となる。これにより、サンギヤによって回転されるプラネタリギヤの回転量が変化するので、入力軸と出力軸との間の回転伝達比をモータによって変化させることができる。すなわち、モータの回転量によって、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制御することができる。

ところが、プラネタリギヤとしては主に平歯車、斜歯歯車、傘歯車が用いられるため、入力軸の回転方向と出力軸の回転方向は逆方向となる。すると、ステアリング軸と入力軸を直接的に接続すると、ステアリング軸の回転方向と出力軸の回転方向が逆方向となるので、ステアリング軸と入力軸を歯車を介して接続している。すなわち、ステアリング軸に固定された歯車と入力軸に固定された歯車とが噛み合っていて、これら一対の歯車を介してステアリング軸の回転が入力軸に伝達されるようになっている。その結果、ステアリング軸の回転方向と出力軸の回転方向が同一方向となる。

しかしながら、ステアリング装置に一対の歯車を追加することにより、ステアリング装置の小型化、軽量化に支障が出るおそれがあり、またコストアップとなるおそれがあった。さらに、プラネタリギヤとして平歯車、斜歯歯車、傘歯車を用いると、バックラッシ等に起因する歯打ち音が発生するため、ステアリング装置の低騒音化に支障が出るおそれがあった。

特開昭６２−２３８６９号公報

そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、小型、軽量、安価で且つ低騒音なステアリング装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の一態様に係るステアリング装置は、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に出力する遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置による前記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、前記プラネタリギヤがウォームであり、前記サンギヤ及び前記リングギヤがウォームホイールであることを特徴とする。

このステアリング装置は、前記プラネタリギヤに噛み合う前記サンギヤ及び前記リングギヤの噛み合い半径が異なっていてもよい。また、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進み角を有していてもよい。
さらに、前記可変機構は、前記キャリヤを前記サンギヤと同心に回転させる回転駆動源を有し、前記キャリヤの回転量及び回転方向の少なくとも一方は変化可能となっており、前記ステアリング軸の回転が前記サンギヤ及び前記リングギヤのうち一方に入力され、前記遊星歯車装置により減速又は増速された前記回転が前記サンギヤ及び前記リングギヤのうち他方から前記転舵輪に出力されるようになっていてもよい。

本発明のステアリング装置は小型、軽量、安価で且つ低騒音である。

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１のステアリング装置のII−II断面図である。 図１のステアリング装置の分解斜視図である。

本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１〜３に示すステアリング装置は、運転者の操舵により回転するステアリング軸（図示せず）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１と、遊星歯車装置１による前記回転の減速又は増速の比率を変化させる可変機構２と、を備えている。
遊星歯車装置１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３と、入力軸３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の周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を回転（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４と、を備えている。

キャリヤ１４と出力軸４は同軸に配されているが、キャリヤ１４と出力軸４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４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１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。

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１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１，２から分かるように、プラネタリギヤ１３は、遊星歯車装置１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１の軸方向入力軸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。
また、互いに噛み合うプラネタリギヤ１３とサンギヤ１１は、逆作動可能な進み角を有している。同様に、互いに噛み合うプラネタリギヤ１３とリングギヤ１２も、逆作動可能な進み角を有している。

さらに、可変機構２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。
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。

次に、本実施形態の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３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４がステアリング軸と同一方向に回転する。そして、出力軸４の回転は転舵輪に伝達され、転舵輪が転舵される。
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。

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４）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。
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。

このような本実施形態の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３の回転方向と出力軸４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３の回転方向と出力軸４の回転方向を同一方向とするための機構（例えば、背景技術の項において説明した一対の歯車）を別途設ける必要がないので、本実施形態のステアリング装置は小型、軽量、安価である。

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は異なり、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、本実施形態のステアリング装置は低騒音である。
このような本実施形態の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。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、入力軸３にリングギヤ１２を固定し、出力軸４にサンギヤ１１を固定したが、これとは逆に、入力軸３にサンギヤ１１を固定し、出力軸４にリングギヤ１２を固定してもよく、本実施形態のステアリング装置の場合と同様の作用効果が奏される。

また、本実施形態においては、可変機構２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２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３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４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２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３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４にサンギヤ１１及びキャリヤ１４のうち他方を固定する。

互いに噛み合うプラネタリギヤ１３とサンギヤ１１は、逆作動可能な進み角を有しており、また、互いに噛み合うプラネタリギヤ１３とリングギヤ１２も、逆作動可能な進み角を有しているので、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１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。

１ 遊星歯車装置
２ 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
２３ 回転駆動源

Claims (4)

1. 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に出力する遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置による前記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、前記プラネタリギヤがウォームであり、前記サンギヤ及び前記リングギヤがウォームホイールであることを特徴とするステアリング装置。
2. 前記プラネタリギヤに噛み合う前記サンギヤ及び前記リングギヤの噛み合い半径が異なる請求項１に記載のステアリング装置。
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進み角を有する請求項１又は請求項２に記載のステアリング装置。
4. 前記可変機構は、前記キャリヤを前記サンギヤと同心に回転させる回転駆動源を有し、前記キャリヤの回転量及び回転方向の少なくとも一方は変化可能となっており、
   前記ステアリング軸の回転が前記サンギヤ及び前記リングギヤのうち一方に入力され、前記遊星歯車装置により減速又は増速された前記回転が前記サンギヤ及び前記リングギヤのうち他方から前記転舵輪に出力されるようになっている請求項１〜３のいずれか一項に記載のステアリング装置。

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