JP2016043721A - 車両用ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モーメントの発生による交差軸ギヤの軸倒れを抑制することで、交差軸ギヤの噛み合い剛性ガタ性能を向上すること。【解決手段】キングピン軸Kpの軸線上に配置され、不等速フェースギヤ２３（交差軸ギヤ）の回転によりキングピン軸Kpの周りにモータ駆動転舵輪１を転舵させる転舵機構Ｓ１を備える。このインホイールモータ車用ステアリング装置において、不等速フェースギヤ２３のギヤ噛み合い部２９の下方位置に、ギヤ噛み合い力を増す方向の押し付け力を与える押し付けバネ２４を配置した。【選択図】図２

Description

本発明は、交差軸ギヤの回転によりキングピン軸の周りにタイヤを転舵させる転舵機構を備えた車両用ステアリング装置に関する。

従来、車両用ステアリング装置としては、キングピン軸の軸線上に配置され、フェースギヤ（交差軸ギヤ）の回転により、キングピン軸の周りにタイヤを転舵させる転舵機構を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１０３６６５号公報

しかしながら、従来装置にあっては、ピニオンギヤとフェースギヤの噛み合い部が、キングピン軸から径方向にずれたオフセット位置にあるのに対し、キングピン軸と同軸位置に配置されたバネによりフェースギヤ背面を付勢していた。したがって、交差軸ギヤに噛み合い負荷が与えられると、噛み合い負荷によってフェースギヤにモーメント（＝オフセット量×負荷）が発生し、モーメントの発生によりフェースギヤの回転軸が傾いてしまう。このフェースギヤの軸倒れにより、交差軸ギヤの噛み合い剛性ガタ性能が悪化してしまう、という問題がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、交差軸ギヤの噛み合い剛性ガタ性能を向上することができる車両用ステアリング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、キングピン軸の軸線上に配置され、交差軸ギヤの回転によりキングピン軸の周りにタイヤを転舵させる転舵機構を備える。
この車両用ステアリング装置において、交差軸ギヤのギヤ噛み合い部の下方位置に、ギヤ噛み合い力を増す方向の押し付け力を与える押し付け部材を配置した。

よって、キングピン軸の周りにタイヤを転舵させるとき、交差軸ギヤのギヤ噛み合い部の下方位置に配置した押し付け部材により、ギヤ噛み合い押し付け力が与えられた状態で交差軸ギヤが回転する。
すなわち、転舵時等において交差軸ギヤに噛み合い負荷が生じたとき、ギヤ噛み合い部に与えられた押し付け力が、ギヤ歯面間の隙間を縮める方向に作用するだけでなく、噛み合い負荷を低減する方向、つまり、モーメントの発生をキャンセルする方向に作用する。
この結果、モーメントの発生による交差軸ギヤの軸倒れが抑制され、交差軸ギヤの噛み合い剛性ガタ性能を向上することができる。

実施例１のインホイールモータ車用ステアリング装置が適用されたモータ駆動転舵輪を転舵機構及びサスペンション機構と共に示す車両後方図である。 実施例１のインホイールモータ車用ステアリング装置における転舵機構（回転位相Ａ）を示す断面図である。 実施例１のインホイールモータ車用ステアリング装置における転舵機構（回転位相Ｂ）を示す断面図である。 実施例１のインホイールモータ車用ステアリング装置における転舵機構のピニオンギヤとフェースギヤの噛み合い状態を示す平面図である。 実施例１の転舵機構におけるフェースギヤを図４の矢印Ｃ方向から視た斜視図である。 実施例１の転舵機構におけるフェースギヤを図４の矢印Ｄ方向から視た斜視図である。 実施例１の転舵機構におけるピニオンギヤとフェースギヤの噛み合いによる接線力とラジアル力の関係を示す力関係説明図である。 実施例２のインホイールモータ車用ステアリング装置における転舵機構を示す断面図である。 実施例３のインホイールモータ車用ステアリング装置における転舵機構を示す断面図である。 実施例３の転舵機構におけるフェースギヤの歯の位置を示す平面図である。 実施例３の転舵機構におけるバネ群の位置を示す平面図である。 実施例３の転舵機構におけるバネ群と押し付け力調整プレートを示す斜視図である。

以下、本発明の車両用ステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１におけるインホイールモータ車用ステアリング装置（車両用ステアリング装置の一例）の構成を、「モータ駆動転舵輪の全体構成」、「転舵機構の詳細構成」に分けて説明する。

［モータ駆動転舵輪の全体構成］
図１は、インホイールモータ車用ステアリング装置が適用されたモータ駆動転舵輪を転舵機構及びサスペンション機構と共に示す。以下、図１に基づき、モータ駆動転舵輪の全体構成を説明する。

モータ駆動転舵輪１は、図１に示すように、インホイールモータ駆動ユニット２と、ユニットケース３と、ホイールハブ４と、ブレーキディスク５と、を備えている。

前記モータ駆動転舵輪１は、個々のインホイールモータ駆動ユニット２を一体化して備え、インホイールモータ駆動ユニット２により個別にホイールセンタCLの周りに回転駆動される。そのため、インホイールモータ駆動ユニット２は、ユニットケース３内に、図示していない電動モータ及び減速機（変速機）を内蔵し、減速機の入力軸に電動モータを結合し、減速機の出力軸にホイールハブ４を結合する。

前記ホイールハブ４は、モータ駆動転舵輪１を結合すると共に、ブレーキディスク５を結合し、これにより電動モータからの動力を減速機による減速下でモータ駆動転舵輪１へ伝達することで車両を走行可能にする。そして、ブレーキディスク５を、インホイールモータ駆動ユニット２に取着した図示しないブレーキキャリパにより軸線方向両側から挟圧することで車両を制動可能にする。

サスペンション機構は、図１に示すように、アッパーアーム６と、ロアアーム７と、サードリンク８と、ショックアブシャフト９と、インシュレータ１０と、ナックル１１と、を備えている。このサスペンション機構によりユニットケース３を介して車体に懸架されたモータ駆動転舵輪１は、ショックアブシャフト９により上下振動を減衰しながら、インホイールモータ駆動ユニット２と共に上下方向へバウンド/リバウンド可能である。

前記アッパーアーム６は、ユニットケース３の上方において車幅方向へ延在する上側サスペンションアームであり、車体側支持部６ａとサードリンク側支持部６ｂを有する。つまり、アッパーアーム６は、サードリンク８の上端部を車体に対し揺動可能に支持する。

前記ロアアーム７は、ユニットケース4の下方において車幅方向へ延在する下側サスペンションアームであり、車体側支持部７ａとナックル側支持部７ｂを有する。つまり、ロアアーム７は、ユニットケース３に固定されたナックル１１のナックル下端部１１ｂを車体に対し揺動可能に支持する。

前記サードリンク８は、アッパーアーム６とショックアブシャフト９とナックル１１に連結される第３のサスペンション部材である。アッパーアーム６とは、サードリンク側支持部６ｂを介して揺動可能に支持される。ショックアブシャフト９とは、ピストンロッド９ａの下端部に揺動可能に支持される。ナックル１１とは、ナックル上端部１１ａを介して回動可能（回動軸は、キングピン軸Kpを中心とする軸）に支持される。

前記ショックアブシャフト９は、ショックアブソーバとコイルスプリングを同軸配置したストラットタイプであり、ピストンロッド９ａとシリンダ９ｂを有する。ピストンロッド９ａの下端部は、サードリンク８に揺動可能に支持される。シリンダ９ｂの上端部は、インシュレータ１０を介して車体に弾性支持される。

前記ナックル１１は、ユニットケース３に一体に固定された車輪転舵部材であり、ユニットケース３から上方に延設されたナックル上端部１１ａと、ユニットケース３から下方に延設されたナックル下端部１１ｂを有する。ナックル上端部１１ａは、サードリンク８に連結されると共に、転舵軸１２（キングピン軸Kpと同軸配置）を介して後述する転舵機構Ｓ１の不等速フェースギヤ２３に連結される。ナックル下端部１１ｂは、ナックル側支持部７ｂを介してロアアーム７に連結される。ナックル上端部１１ａとナックル下端部１１ｂを結ぶ軸がキングピン軸Kpであり、モータ駆動転舵輪１及びインホイールモータ駆動ユニット２は、このキングピン軸Kpの周りに転舵可能であり、車両の操向を行うことができる。

［転舵機構の詳細構成］
図２〜図７は実施例１のインホイールモータ車用ステアリング装置における転舵機構Ｓ１を示す。以下、図２〜図７に基づき、実施例１の転舵機構Ｓ１の詳細構成を説明する。

前記転舵機構Ｓ１は、図２及び図３に示すように、ギヤケース２１と、ピニオンギヤシャフト２２と、不等速フェースギヤ２３（交差軸ギヤ）と、押し付けバネ２４（押し付け部材）と、押し付け力調整プレート２５（押し付け力調整部材）と、を備えている。この転舵機構Ｓ１は、キングピン軸Kpの軸線上の上部位置に配置され、不等速フェースギヤ２３の回転によりキングピン軸Kpの周りにモータ駆動転舵輪１を転舵させる。

前記ギヤケース２１は、ギヤ支持ケース部２１ａと、シャフト支持ケース部２１ｂと、ケース蓋部２１ｃと、を有して構成される。ギヤ支持ケース部２１ａは、サードリンク８に固定され、不等速フェースギヤ２３をキングピン軸Kpの周りに回転可能で、かつ、キングピン軸Kpの軸方向に変位可能に支持する。シャフト支持ケース部２１ｂは、ギヤ支持ケース部２１ａに固定され、ピニオンギヤシャフト２２を、キングピン軸Kpからオフセットした位置であり、かつ、キングピン軸Kpと直交するシャフト軸SAの周りに回転可能に支持する。ケース蓋部２１ｃは、シャフト支持ケース部２１ｂにボルト等により固定され、ギヤ室２６を上面から塞ぐ。

前記ピニオンギヤシャフト２２は、ギヤケース２１のシャフト支持ケース部２１ｂに回転可能に支持されたピニオンギヤ付き軸部材であり、ピニオンギヤ部２２ａと、第１ケース支持部２２ｂと、第２ケース支持部２２ｃと、操舵系連結部２２ｄと、を有する。ピニオンギヤ部２２ａは、不等速フェースギヤ２３のギヤ部２３ａに対し噛み合う。第１ケース支持部２２ｂと第２ケース支持部２２ｃは、シャフト支持ケース部２１ｂに対し第１ベアリングシール２７と第２ベアリングシール２８を介して回転可能なシール状態で両端支持される。操舵系連結部２２ｄは、運転者が車両の操向に当たって操作する図示しないステアリングホイールに機械的に連結され、ステアリングホイールから回転する操舵力を入力する。

前記不等速フェースギヤ２３は、キングピン軸Kpと同軸配置であり、ギヤケース２１の軸穴２１ｄに挿通配置される転舵軸１２に対してキー固定により連結されたもので、ギヤ歯部２３ａと、ギヤ背面部２３ｂと、軸穴部２３ｃと、キー溝２３ｄと、を有する。ギヤ歯部２３ａは、ピニオンギヤ部２２ａとの噛み合い（ギヤ噛み合い部２９）により回転すると共に歯形状を回転位相によって変化させている。ギヤ背面部２３ｂは、ギヤケース２１への弾性支持面である。軸穴部２３ｃ及びキー溝２３ｄは、転舵軸１２をキー固定するための構成である。

前記押し付けバネ２４は、図２及び図３に示すように、不等速フェースギヤ２３のギヤ噛み合い部２９の下方位置に、ギヤ噛み合い力を増す方向の押し付け力を与える押し付け部材として配置されたコイルバネ部材である。この押し付けバネ２４は、押し付け力調整プレート２５に対して球面接触する中間部材３０を有し、押し付けバネ力を、中間部材３０→押し付け力調整プレート２５→ギヤ背面部２３ｂを介してギヤ噛み合い部２９に与えるようにしている。

前記押し付け力調整プレート２５は、不等速フェースギヤ２３の背面位置に固定され、不等速フェースギヤ２３の回転位相に応じて、押し付けバネ２４による押し付けバネ力を変える押し付け力調整部材である。この押し付け力調整プレート２５は、キングピン軸方向のプレート高さを回転位相により変化させることで押し付けバネ力を設定するようにしている。例えば、図２に示す回転位相Ａの場合は、キングピン軸方向のプレート高さを低くし、押し付けバネ力を低く設定している。一方、図３に示す回転位相Ｂの場合は、キングピン軸方向のプレート高さを高くし、押し付けバネ力を高く設定している。

前記不等速フェースギヤ２３の詳細構成を、図４〜図６に基づき説明する。自動車の転舵時には、旋回外輪よりも旋回内輪の転舵角が大きくなることが望ましい。それに対応するため、図４に示すように、不等速フェースギヤ２３のギヤ歯部２３ａの形状や、半径方向（内端〜外端）の歯位置を回転位相によって変化させている。すなわち、ギヤ歯部２３ａが外端側にある回転位相Ａの領域では、図５に示すように、小さな圧力角αによる歯形状としている。一方、ギヤ歯部２３ａが内端側にある回転位相Ｂの領域では、図６に示すように、大きな圧力角αによる歯形状としている。
これにより、同じピニオンギヤ部２２ａの回転角速度でも、不等速フェースギヤ２３の回転角速度は連続的に変化する（バリアブルギヤ比）。しかし、不等速フェースギヤ２３のギヤ噛み合い部２９の位置は、軸心（キングピン軸Kp）から離れた位置にあるため、ギヤ噛み合い部２９に力が作用する負荷時には、不等速フェースギヤ２３をキングピン軸Kpに対して倒そうとするモーメントが発生する。

図７に不等速フェースギヤ２３に作用する接線力Ftとラジアル力Frの関係と、回転位相（フェースギヤ回転角）による圧力角αの関係の一例を示す。不等速フェースギヤ２３の回転位相Ａの領域（例えば、フェースギヤ回転角が０°〜60°）では、圧力角αは小さいのに対し、不等速フェースギヤ２３の回転位相Ｂの領域（例えば、フェースギヤ回転角が０°〜-60°）の場合、圧力角αは回転位相Ａに比べて大きくなる。そして、接線力Ftとラジアル力Frと圧力角αの関係は、
Fr＝Ft×tanα …(1)
となる。
このため、接線力Ftに対するラジアル力Frは、回転位相（圧力角α）によって異なる。このラジアル力Frが、不等速フェースギヤ２３の倒れモーメントの要因となるため、これをキャンセルする押し付け力が必要となる。これに対し、押し付け力調整プレート２５を、不等速フェースギヤ２３の歯面に加わる噛み合い接線力Ftと圧力角αにより得られるラジアル力Frの変化に合わせて押し付けバネ力を変えるようにしている。

次に、作用を説明する。
実施例１のインホイールモータ車用ステアリング装置における作用を、「不等速フェースギヤの剛性ガタ性能向上作用」、「他の特徴作用」に分けて説明する。

［不等速フェースギヤの剛性ガタ性能向上作用］
キングピン軸の軸線上に配置され、交差軸ギヤの回転によりキングピン軸の周りにタイヤを転舵させる転舵機構を備えた自動車用ステアリング装置では、高剛性でありガタが無いことが求められる。このため、交差軸ギヤのバックラッシュを除去するために交差軸ギヤの軸方向から押し付け力を与えることが望ましい。しかし、交差軸ギヤのギヤ噛み合い部は軸中心からずれた位置にあるため、負荷によって交差軸ギヤにモーメントが発生し、倒れてしまう。これにより剛性ガタ性能が悪化してしまう。

これに対し、実施例１では、不等速フェースギヤ２３のギヤ噛み合い部２９の下方位置に、ギヤ噛み合い力を増す方向の押し付け力を与える押し付けバネ２４を配置する構成とした。
よって、キングピン軸Kpの周りにモータ駆動転舵輪１を転舵させるとき、不等速フェースギヤ２３のギヤ噛み合い部２９の下方位置に配置した押し付けバネ２４により、ギヤ噛み合い押し付け力が与えられた状態で不等速フェースギヤ２３が回転する。
すなわち、転舵時等において不等速フェースギヤ２３に噛み合い負荷が生じたとき、ギヤ噛み合い部２９に与えられた押し付け力が、ギヤ歯面間の隙間を縮める方向に作用（バックラッシュ除去作用）するだけでなく、噛み合い負荷を低減する方向、つまり、モーメントの発生をキャンセルする方向に作用する。この結果、モーメントの発生による不等速フェースギヤ２３の軸倒れを抑制することで、不等速フェースギヤ２３の噛み合い剛性ガタ性能を向上することができる。

［他の特徴作用］
上記のように、交差軸ギヤのギヤ噛み合い部に押し付け力を与えるとき、不等速フェースギヤ２３のように歯の形状が変化するにもかかわらず、押し付け力を変化させない場合を比較例とする。この比較例の場合、最も大きい押し付け力が必要な回転位相に合わせて押し付け力を設定すると、それ以外の回転位相では、過渡な押し付け力が発生し、フリクションが増大してしまう。逆に、最も小さい押し付け力でよい回転位相に合わせて押し付け力を設定すると、他の回転位相のときに押し付け力が不足し、剛性ガタ性能が悪化してしまう。

これに対し、実施例１では、歯形状が変化する不等速フェースギヤ２３の回転位相に応じて、押し付けバネ２４による押し付けバネ力を変える押し付け力調整プレート２５を配置する構成とした。
これにより、不等速フェースギヤ２３の歯形状変化によって変化する噛み合いラジアル力に対応して、最適な押し付けバネ力を与えることができる。つまり、図２に示す回転位相Ａよりも図３に示す回転位相Ｂの方が、圧力角αが大きく、ラジアル力Frも大きくなるため、押し付けバネ２４のバネ縮み量も大きくなっている。このように、ラジアル力Frはtanαに比例して変化するため、バネ縮み量も同様にtanαに比例して変化させることが望ましい。
したがって、歯形状が変化する不等速フェースギヤ２３のいずれの回転位相でも、フリクション増大や剛性ガタ性能悪化が抑制される。

実施例１では、押し付け力調整プレート２５を、不等速フェースギヤ２３の歯面に加わる噛み合い接線力Ftと圧力角αにより得られるラジアル力Frの変化に合わせて押し付けバネ力を変える部材とする構成とした。
すなわち、不等速フェースギヤ２３のギヤ噛み合い部２９に作用するラジアル力Frに対し、逆方向で同じ力の押し付けバネ力を与えると、狙いとするモーメントの発生をキャンセルする作用が得られる。
これに対し、ラジアル力Frの変化に合わせて押し付けバネ力を変えることで、具体的な押し付けバネ力の最適値に設定できる。

実施例１では、押し付け力調整プレート２５を、キングピン軸方向のプレート高さを回転位相により変化させることで押し付けバネ力を設定する構成とした。
すなわち、押し付け力調整プレート２５のキングピン軸方向のプレート高さを変化させるだけで、押し付けバネ力が回転位相により変化する。
したがって、押し付けバネ力を回転位相により変化させるための新たな部品を必要としないので、コスト増を抑制できる。

次に、効果を説明する。
実施例１のインホイールモータ車用ステアリング装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) キングピン軸Kpの軸線上に配置され、交差軸ギヤ（不等速フェースギヤ２３）の回転によりキングピン軸Kpの周りにタイヤ（モータ駆動転舵輪１）を転舵させる転舵機構Ｓ１を備えた車両用ステアリング装置（インホイールモータ車用ステアリング装置）において、
交差軸ギヤ（不等速フェースギヤ２３）のギヤ噛み合い部２９の下方位置に、ギヤ噛み合い力を増す方向の押し付け力を与える押し付け部材（押し付けバネ２４）を配置した（図２）。
このため、交差軸ギヤ（不等速フェースギヤ２３）の噛み合い剛性ガタ性能を向上することができる。

(2) 押し付け部材を、交差軸ギヤ（不等速フェースギヤ２３）のギヤ噛み合い部２９に押し付けバネ力を与えるバネ部材（押し付けバネ２４）により構成した（図２）。
このため、(1)の効果に加え、押し付け部材をバネ部材（押し付けバネ２４）により構成するため、簡単で安価な押し付け機構を構成することができる。

(3) 交差軸ギヤを、転舵入力により回転するピニオンギヤ（ピニオンギヤ部２２ａ）との噛み合いにより回転すると共に、歯形状を回転位相によって変化させた不等速フェースギヤ２３とし、
不等速フェースギヤ２３の回転位相に応じて、バネ部材（押し付けバネ２４）による押し付けバネ力を変える押し付け力調整部材（押し付け力調整プレート２５）を配置した（図３）。
このため、(2)の効果に加え、歯形状が変化する不等速フェースギヤ２３のいずれの回転位相でも、フリクション増大や剛性ガタ性能悪化を抑制することができる。

(4) 押し付け力調整部材（押し付け力調整プレート２５）を、不等速フェースギヤ２３の歯面に加わる噛み合い接線力Ftと圧力角αにより得られるラジアル力Frの変化に合わせて押し付けバネ力を変える部材とした（図７）。
このため、(1)の効果に加え、ラジアル力Frの変化に合わせて押し付けバネ力を変えることで、具体的な押し付けバネ力の最適値に設定することができる。

(5) 押し付け力調整部材を、不等速フェースギヤ２３の背面位置に固定した押し付け力調整プレート２５とし、
押し付け力調整プレート２５は、キングピン軸方向のプレート高さを回転位相により変化させることで押し付けバネ力を設定した（図２）。
このため、(1)の効果に加え、回転位相により押し付けバネ力を変化させるに際、新たな部品を必要としないので、コスト増を抑制することができる。

実施例２は、不等速フェースギヤの半径方向の２箇所位置に２つのバネ部材を配置した例である。

まず、構成を説明する。
図８は実施例２のインホイールモータ車用ステアリング装置における転舵機構Ｓ２を示す。以下、図８に基づき、実施例２の転舵機構Ｓ２の詳細構成を説明する。

前記転舵機構Ｓ２は、図８に示すように、ギヤケース２１と、ピニオンギヤシャフト２２と、不等速フェースギヤ２３（交差軸ギヤ）と、第１バネ２４ａ（第１バネ部材）と、第２バネ２４ｂ（第２バネ部材）と、押し付け力調整プレート２５（押し付け力調整部材）と、を備えている。この転舵機構Ｓ２は、実施例１と同様に、キングピン軸Kpの軸線上の上部位置に配置され、不等速フェースギヤ２３の回転によりキングピン軸Kpの周りにモータ駆動転舵輪１を転舵させる。

前記第１バネ２４ａ及び第２バネ２４ｂは、図８に示すように、不等速フェースギヤ２３の半径方向の２箇所位置であって、不等速フェースギヤ２３に形成されているギヤ歯部２３ａの径方向位置変化の範囲よりも内径側位置と外径側位置にそれぞれ配置される。この第１バネ２４ａ及び第２バネ２４ｂは、押し付け力調整プレート２５に対して球面接触する第１中間部材３０ａ及び第２中間部材３０ｂを有する。そして、２点からの押し付けバネ力を、両中間部材３０ａ，３０ｂ→押し付け力調整プレート２５→ギヤ背面部２３ｂを介してギヤ噛み合い部２９に与えるようにしている。なお、全体構成及び他の構成は、実施例１と同様であるので図示並びに説明を省略する。

次に、作用を説明すると、実施例２では、回転位相によって変化するギヤ歯部２３ａの半径方向位置（内端〜外端）の範囲よりも外側に２つの第１バネ２４ａ及び第２バネ２４ｂを配置する構成としている。
したがって、ギヤ噛み合い部２９をキングピン軸方向に支持するとき、２点支持構成となるため、ギヤ噛み合い部２９の噛み合い傾きが抑えられ、軸方向支持が安定する。
したがって、不等速フェースギヤ２３のギヤ歯部２３ａの半径方向位置が変わっても、不等速フェースギヤ２３の軸倒れモーメントを安定してキャンセルさせる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２のインホイールモータ車用ステアリング装置にあっては、下記の効果を得ることができる。

(6) バネ部材として、不等速フェースギヤ２３の半径方向の２箇所位置に配置した第１バネ２４ａと第２バネ２４ｂを備え、
第１バネ２４ａと第２バネ２４ｂを、不等速フェースギヤ２３に形成されている歯（ギヤ歯部２３ａ）の径方向位置変化の範囲よりも内径側位置と外径側位置にそれぞれ配置した（図８）。
このため、(1)〜(5)の効果に加え、不等速フェースギヤ２３の歯（ギヤ歯部２３ａ）の半径方向位置が変わっても、不等速フェースギヤ２３の軸倒れモーメントを安定してキャンセルすることができる。

実施例３は、バネ部材として、不等速フェースギヤの周方向に沿った複数箇所に設けたバネ群を備えた例である。

まず、構成を説明する。
図９〜図１２は実施例３のインホイールモータ車用ステアリング装置における転舵機構Ｓ３を示す。以下、図９〜図１２に基づき、実施例３の転舵機構Ｓ３の詳細構成を説明する。

前記転舵機構Ｓ３は、図９〜図１２に示すように、ギヤケース２１と、ピニオンギヤシャフト２２と、不等速フェースギヤ２３（交差軸ギヤ）と、バネ群２４-1〜２４-5（バネ部材）と、押し付け力調整プレート２５’（押し付け力調整部材）と、を備えている。この転舵機構Ｓ３は、実施例１と同様に、キングピン軸Kpの軸線上の上部位置に配置され、不等速フェースギヤ２３の回転によりキングピン軸Kpの周りにモータ駆動転舵輪１を転舵させる。

前記バネ群２４-1〜２４-5は、不等速フェースギヤ２３の周方向に沿った５箇所に埋め込み状態にて設けられ、バネ群２４-1〜２４-5の各バネ定数を、回転位相に応じて押し付けバネ力が変化するようにコイル線径を変えることで異ならせている。バネ群２４-1〜２４-5は、ケース固定の押し付け力調整プレート２５’に対して球面接触する中間部材３０-1〜３０-5をそれぞれ有する。そして、押し付けバネ力を、押し付け力調整プレート２５’→中間部材３０-1〜３０-5→ギヤ背面部２３ｂを介してギヤ噛み合い部２９に与えるようにしている。そして、バネ群２４-1〜２４-5の各バネの配置は、図１０及び図１１に示すように、不等速フェースギヤ２３に形成されたギヤ歯部２３ａの位置の半径方向の変化に合わせて変えている。

前記押し付け力調整プレート２５’は、図９に示すように、ギヤケース２１のギヤ支持ケース部２１ａ（転舵機構ケース）に固定され、不等速フェースギヤ２３の背面位置に配置している。この押し付け力調整プレート２５’は、図１２に示すように、噛み合い位置近傍（矢印Ｅ）で押し付けバネ力が大きくなり、回転によって噛み合い位置から外れるほど押し付けバネ力が小さくなるようにプレート高さを設定している。なお、全体構成及び他の構成は、実施例１と同様であるので図示並びに説明を省略する。

次に、作用を説明する。
バネ群２４-1〜２４-5及び中間部材３０-1〜３０-5は、不等速フェースギヤ２３に埋め込まれ、不等速フェースギヤ２３とともに回転する。このとき、バネ群２４-1〜２４-5のそれぞれは、回転位相ごとに必要な押し付け力に応じて異なるばね定数が設定される。また、バネ群２４-1〜２４-5の半径方向の位置は、不等速フェースギヤ２３のギヤ歯部２３ａの位置に応じて変化させている。したがって、不等速フェースギヤ２３のギヤ歯部２３ａとバネ群２４-1〜２４-5の軸方向位置を略一致させることで、不等速フェースギヤ２３を回転させるとき、軸倒れモーメントをキャンセルすることができる。

また、実施例３では、ケース固定の押し付け力調整プレート２５’を備える。不等速フェースギヤ２３の噛み合い位置近傍で、バネが最も縮むように、押し付け力調整プレート２５’の厚さを設定し、噛み合い位置から離れるにつれて、薄くなるように設定している。これにより、噛み合い位置近傍では押し付けバネ力が発生し、噛み合い位置から離れるにつれてバネが自由長に戻るため、押し付けバネ力が働かなくなる。

さらに、実施例３では、バネ群２４-1〜２４-5が不等速フェースギヤ２３とともに回転するため、噛み合い位置近傍のみで押し付けバネ力が作用して軸倒れを抑制し、噛み合い位置から離れた位置では作用しない。このため、意図しない軸倒れモーメントが発生しない。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例３のインホイールモータ車用ステアリング装置にあっては、下記の効果を得ることができる。

(7) バネ部材として、不等速フェースギヤ２３の周方向に沿った複数箇所に設けたバネ群２４-1〜２４-5を備え、
バネ群２４-1〜２４-5の各バネ定数を、回転位相に応じて押し付けバネ力が変化するように異ならせた（図９）。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、バネ群２４-1〜２４-5を不等速フェースギヤ２３に埋め込んで配置できることで、転舵機構Ｓ３の軸方向寸法を短縮して小型化を図ることができる。

(8) バネ群２４-1〜２４-5の各バネの配置を、不等速フェースギヤ２３に形成された歯（ギヤ歯部２３ａ）の位置の半径方向の変化に合わせて変えた（図１０、図１１）。
このため、(7)の効果に加え、押し付けバネ力の発生位置をギヤ噛み合い部２９に合わせて設定できることで、効果的に軸倒れを抑制することができる。

(9) 押し付け力調整部材を、転舵機構ケース（ギヤ支持ケース部２１ａ）に固定され、不等速フェースギヤ２３の背面位置に配置した押し付け力調整プレート２５’とし、
押し付け力調整プレート２５’は、噛み合い位置近傍で押し付けバネ力が大きくなり、回転によって噛み合い位置から外れるほど押し付けバネ力が小さくなるようにプレート高さを設定した（図１２）。
このため、(8)の効果に加え、意図しない軸倒れモーメントが発生しないことで、不等速フェースギヤ２３の回転に対し安定して軸倒れを抑制することができる。

以上、本発明の車両用ステアリング装置を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１，２では、不等速フェースギヤ２３と押し付け力調整プレート２５を別部品とした例を示した。しかし、不等速フェースギヤと押し付け力調整プレートは、一部品として構成してもよい。

実施例３では、ギヤケース２１（ギヤ支持ケース部２１ａ）と押し付け力調整プレート２５’を別部品とした例を示した。しかし、ギヤケースと押し付け力調整プレートは、一部品として構成してもよい。

実施例１〜３では、押し付け部材として、バネ部材（押し付けバネ２４、第１バネ２４ａ、第２バネ２４ｂ、バネ群２４-1〜２４-5）を用いる例を示した。しかし、押し付け部材としては、ギヤ噛み合い部に押し付け力を付与できる部材であれば、ゴム等による弾性部材、弾性部材とバネ部材の複合部材等を用いても良い。

実施例１〜３では、交差軸ギヤとして、転舵入力により回転するピニオンギヤとの噛み合いにより回転すると共に、歯形状を回転位相によって変化させた不等速フェースギヤの例を示した。しかし、交差軸ギヤとしては、歯形状を回転位相にかかわらず一定とした等速フェースギヤであっても良い。

実施例１〜３では、本発明の車両用ステアリング装置をインホイールモータ車に適用する例を示した。しかし、本発明の車両用ステアリング装置は、インホイールモータ車に限らず、エンジン車、ハイブリッド車、電気自動車等の他の車両のステアリング装置として適用することができる。要するに、キングピン軸の軸線上に配置され、交差軸ギヤの回転によりキングピン軸の周りにタイヤを転舵させる転舵機構を備えた車両用ステアリング装置であれば適用できる。

Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 転舵機構
１ モータ駆動転舵輪（タイヤ）
２１ ギヤケース
２２ ピニオンギヤシャフト
２３ 不等速フェースギヤ（交差軸ギヤ）
２４ 押し付けバネ（押し付け部材）
２４ａ 第１バネ（バネ部材）
２４ｂ 第２バネ（バネ部材）
２４-1〜２４-5 バネ群（バネ部材）
２５ 押し付け力調整プレート（押し付け力調整部材）
２５’ 押し付け力調整プレート（押し付け力調整部材）
Kp キングピン軸

Claims (9)

1. キングピン軸の軸線上に配置され、交差軸ギヤの回転により前記キングピン軸の周りにタイヤを転舵させる転舵機構を備えた車両用ステアリング装置において、
   前記交差軸ギヤのギヤ噛み合い部の下方位置に、ギヤ噛み合い力を増す方向の押し付け力を与える押し付け部材を配置した
   ことを特徴とする車両用ステアリング装置。
2. 請求項１に記載された車両用ステアリング装置において、
   前記押し付け部材を、前記交差軸ギヤのギヤ噛み合い部に押し付けバネ力を与えるバネ部材により構成した
   ことを特徴とする車両用ステアリング装置。
3. 請求項２に記載された車両用ステアリング装置において、
   前記交差軸ギヤを、転舵入力により回転するピニオンギヤとの噛み合いにより回転すると共に、歯形状を回転位相によって変化させた不等速フェースギヤとし、
   前記不等速フェースギヤの回転位相に応じて、前記バネ部材による押し付けバネ力を変える押し付け力調整部材を配置した
   ことを特徴とする車両用ステアリング装置。
4. 請求項３に記載された車両用ステアリング装置において、
   前記押し付け力調整部材を、前記不等速フェースギヤの歯面に加わる噛み合い接線力と圧力角により得られるラジアル力の変化に合わせて押し付けバネ力を変える部材とした
   ことを特徴とする車両用ステアリング装置。
5. 請求項４に記載された車両用ステアリング装置において、
   前記押し付け力調整部材を、前記不等速フェースギヤの背面位置に固定した押し付け力調整プレートとし、
   前記押し付け力調整プレートは、キングピン軸方向のプレート高さを回転位相により変化させることで押し付けバネ力を設定した
   ことを特徴とする車両用ステアリング装置。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載された車両用ステアリング装置において、
   前記バネ部材として、前記不等速フェースギヤの半径方向の２箇所位置に配置した第１バネと第２バネを備え、
   前記第１バネと前記第２バネを、前記不等速フェースギヤに形成されている歯の径方向位置変化の範囲よりも内径側位置と外径側位置にそれぞれ配置した
   ことを特徴とする車両用ステアリング装置。
7. 請求項１から４までの何れか一項に記載された車両用ステアリング装置において、
   前記バネ部材として、前記不等速フェースギヤの周方向に沿った複数箇所に設けたバネ群を備え、
   前記バネ群の各バネ定数を、回転位相に応じて押し付けバネ力が変化するように異ならせた
   ことを特徴とする車両用ステアリング装置。
8. 請求項７に記載された車両用ステアリング装置において、
   前記バネ群の各バネの配置を、前記不等速フェースギヤに形成された歯の位置の半径方向の変化に合わせて変えた
   ことを特徴とする車両用ステアリング装置。
9. 請求項８に記載された車両用ステアリング装置において、
   前記押し付け力調整部材を、転舵機構ケースに固定され、前記不等速フェースギヤの背面位置に配置した押し付け力調整プレートとし、
   前記押し付け力調整プレートは、噛み合い位置近傍で押し付けバネ力が大きくなり、回転によって噛み合い位置から外れるほど押し付けバネ力が小さくなるようにプレート高さを設定した
   ことを特徴とする車両用ステアリング装置。