JP2016124368A - 舵角比可変装置及びボールナット式ステアリングギヤユニット - Google Patents

Abstract

【課題】回転駆動手段による回転要素の回転駆動が不能になった場合でも、駆動側回転軸と従動側回転軸との回転方向を互いに同じにできる構造を実現する。【解決手段】第一歯車２２を、駆動側回転軸１１ａの先端部にこの駆動側回転軸１１ａと同心に固設する。第二歯車２３を、その歯面を前記第一歯車２２の歯面に対向させた状態で、この第一歯車２２に対する相対回転を可能に支持する。この第一歯車２２と前記第二歯車２３とに噛合した第三歯車２４、２４を、キャリア２５に回転可能に支持する。このキャリア２５を従動側回転軸１２ａにトルクの伝達を可能に設ける。【選択図】図１

Description

この発明は、ステアリングホイールの操作量と操舵輪に付与される舵角の関係を調節可能にする為の舵角比可変装置、及び、この舵角比可変装置を組み込んだボールナット式ステアリングギヤユニットの改良に関する。

操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪）に舵角を付与する為のステアリング装置として、例えば図８に示す様な構造が、広く知られている。このステアリング装置は、車体１に支持された円筒状のステアリングコラム２の内径側にステアリングシャフト３を、回転可能に支持している。そして、このステアリングコラム２の後端開口よりも後方に突出した、前記ステアリングシャフト３の後端部分に、ステアリングホイール４を固定している。このステアリングホイール４を回転させると、この回転が、前記ステアリングシャフト３、自在継手５ａ、中間シャフト６、自在継手５ｂを介して、ステアリングギヤユニット７の入力軸８に伝達される。この入力軸８が回転すると、このステアリングギヤユニット７の両側に配置された１対のタイロッド９、９が押し引きされて左右１対の操舵輪に、前記ステアリングホイール４の操作量に応じた舵角を付与する。この様なステアリングギヤユニットとしては、ラックアンドピニオン式やボールナット式のものが知られている。

又、上述の様なステアリング装置に組み込まれ、車両の走行状態や運転状態等に応じて、ステアリングホイールの操舵量と操舵輪の舵角の変化量との関係を変化させる舵角比可変装置に就いても、特許文献１に記載される等により従来から知られており、且つ、一部で実施されている。図９は、この特許文献１に記載された、舵角比可変装置の従来構造の１例を示している。舵角比可変装置１０は、ステアリングホイール４（図８参照）の回転に伴って回転する駆動側回転軸１１と、この駆動側回転軸１１と同心に設けられ、回転に伴ってステアリングギヤユニット７の入力軸８（図８参照）を回転させる従動側回転軸１２と、変速機１３と、図示しない舵角比調節用モータとを備えている。

このうちの変速機１３は、差動式のもので、駆動側歯車１４と、従動側歯車１５と、キャリア１６と、複数個の中間歯車１７、１７とを備える。このうちの駆動側歯車１４は、前記駆動側回転軸１１の端部にこの駆動側回転軸１１と同心に支持固定されている。前記従動側歯車１５は、前記従動側回転軸１２の端部にこの従動側回転軸１２と同心に支持固定されている。前記キャリア１６は、前記駆動側歯車１４と前記従動側歯車１５との間に、これら駆動側歯車１４と従動側歯車１５と同心に、且つ、前記舵角比調節用モータにより回転駆動可能に支持されている。即ち、この舵角比調節用モータにより回転駆動されるウォーム１８と、前記キャリア１６の外周面に形成されたウォームホイール歯１９とを噛合させている。前記各中間歯車１７、１７は、前記駆動側歯車１４及び前記従動側歯車１５に噛合した状態で、前記キャリア１６に回転（自転及び公転）可能に支持されている。

前記ステアリングホイール４の操作に伴い前記駆動側回転軸１１が回転すると、この駆動側回転軸１１の回転は、前記各中間歯車１７、１７を介して前記従動側回転軸１２に伝達される。そして、この従動側回転軸１２の回転が、前記ステアリングギヤユニット７の入力軸８に伝達され、この入力軸８の回転に伴い１対のタイロッド９、９（図８参照）が押し引きされる事により、操舵輪に舵角が付与される。前記従来構造の場合、前記各中間歯車１７、１７を回転（自転及び公転）可能に支持した前記キャリア１６を、前記舵角比調節用モータにより回転駆動可能としている。即ち、この電動モータによりこのキャリア１６の回転速度（前記各中間歯車１７、１７の公転速度）を変化させる事で、前記駆動側回転軸１１の回転量と前記従動側回転軸１２の回転量との関係（伝達比）を変化させ、前記ステアリングホイール４の操作量と前記舵角の変化量との関係（このステアリングホイール４の操作量を同じとした場合のこの舵角の変化量、舵角比）を調節可能としている。

ところで、前記従来構造の舵角比可変装置１０の場合、前記舵角比調節用モータに何らかの故障が発生する等して、この舵角比調節用モータの出力軸の回転（前記キャリア１６の回転）が不能になった場合、前記駆動側回転軸１１と前記従動側回転軸１２との回転方向が、互いに逆になる。従って、何らの対策も施さない場合、前記ステアリングホイール４の操作方向と、前記舵角の向きとが互いに逆向きになってしまい、運転者に過度の負担を掛ける可能性がある。これに対し、前記従動側回転軸１２と前記入力軸８との間に、回転方向を逆転させる為の機構を設ける事も考えられるが、部品数の増大や大型化を招く為、好ましくない。

特開２００５−２２１０５３号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、回転駆動手段による回転要素の回転駆動が不能になった場合でも、駆動側回転軸と従動側回転軸との回転方向を互いに同じにできる、舵角比可変装置を実現すべく発明したものである。

本発明の舵角比可変装置及びボールナット式ステアリングギヤユニットのうちの請求項１に記載した舵角比可変装置は、駆動側回転軸と、従動側回転軸と、変速機と、回転駆動手段とを備える。
このうちの駆動側回転軸は、ステアリングホイールの回転に伴って回転する。
前記従動側回転軸は、この駆動側回転軸と同心に設けられ、回転に伴い、ラックアンドピニオン式或いはボールナット式のステアリングギヤユニットの入力軸を回転させる事により操舵輪に舵角を付与する。
前記変速機は、差動式のもので、前記駆動側回転軸と前記従動側回転軸との間に設けられ、これら駆動側回転軸と従動側回転軸とを互いにトルクの伝達を可能に接続する。
前記回転駆動手段は、前記変速機を構成する回転要素を回転駆動する為のもので、例えば電動モータ等により構成される。
そして、前記回転駆動手段により前記回転要素を回転駆動する事で、前記駆動側回転軸の回転量と前記従動側回転軸の回転量との関係（伝達比）を変化させる事により、前記ステアリングホイールの操舵量と前記舵角の変化量との関係（このステアリングホイールの操作量を同じとした場合のこの舵角の変化量、舵角比）を変化させる。

特に、請求項１に記載した本発明の舵角比可変装置に於いては、前記変速機が、第一歯車と、第二歯車と、キャリアと、複数個（例えば２〜４個）の第三歯車とを備える。
このうちの第一歯車は、前記駆動側回転軸と同心に、且つ、同期した回転を可能に設けられている。
前記第二歯車は、前記回転要素であり、前記第一歯車と同心に、且つ、この第一歯車に対する相対回転を可能に設けられている。
前記キャリアは、前記第一歯車及び前記第二歯車と同心に配置された状態で、前記従動側回転軸に対しトルクの伝達を可能に設けられている。
前記各第三歯車は、前記第一歯車と前記第二歯車とに噛合した状態で、前記キャリアに回転（自転及び公転）可能に支持されている。
そして、前記第二歯車が回転しない状態での、前記駆動側回転軸と前記被駆動側回転軸との回転方向を互いに同じとしている。

上述の様な本発明の舵角比可変装置を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記第一歯車、前記第二歯車及び前記各第三歯車を何れも、傘歯車とする。そして、これら第一歯車及び第二歯車を、軸方向に関して互いに離れる方向に向かう程歯先円直径が大きくなる状態で配置する。又、前記各第三歯車を、それぞれの中心軸が、前記第一歯車及び前記第二歯車の中心軸と直交する状態で支持する。
この場合に、具体的には、前記駆動側回転軸の中間部周囲に中空回転軸を、この駆動側回転軸と同心に、且つ、この駆動側回転軸に対する相対回転を可能に配置する。そして、前記中空回転軸の先端部に前記第二歯車を設ける。
又、上述の様な請求項２に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、前記キャリアと前記各第三歯車との間に、これら各第三歯車を、このキャリアの径方向に関して内方に向け弾性的に付勢する付勢手段を設ける。

上述の様な本発明の舵角比可変装置を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、前記変速機を、第四歯車と、第五歯車と、複数個の第六歯車とを更に備えるものとする。
このうちの第四歯車を、前記従動側回転軸と同心に、且つ、同期した回転を可能に設け、前記第一歯車の歯部と仕様（ピッチ円直径及び歯数）が同じ歯部を有するものとする。
前記第五歯車を、前記第四歯車と同心に配置されて、使用時にも回転しない部分に支持し、前記第二歯車の歯部と仕様が同じ歯部を有するものとする。
前記各第六歯車を、前記キャリアに回転（自転及び公転）可能に支持して、前記第四歯車と前記第五歯車とに噛合した、前記各第三歯車の歯部と仕様が同じ歯部を有するものとする。

又、請求項２を引用した請求項４に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、前記第一歯車と前記第四歯車との間に、これら第一歯車と第四歯車とを互いに離れる方向に弾性的に押圧する押圧手段を設ける。

又、請求項６に記載したボールナット式ステアリングギヤユニットは、ねじ軸と、ボールナットと、複数個のボールとを備える。
このうちのねじ軸は、外周面に断面形状が部分円弧形である内径側ボールねじ溝が螺旋状に形成されている。この様なねじ軸の両端部には、それぞれが左右の操舵輪に対して連結される、１対のタイロッドの基端部が、球面継手を介して結合される。
前記ボールナットは、内周面に断面形状が部分円弧形である外径側ボールねじ溝が螺旋状に形成され、ステアリングホイールの回転に伴って回転する。
前記各ボールは、前記内径側ボールねじ溝と前記外径側ボールねじ溝との間に形成された螺旋状空間内に転動可能に設けられる。
特に、請求項６に記載したボールナット式ステアリングギヤユニットに於いては、上述の様な本発明の舵角比可変装置と、入力歯車と、ナット側歯車と、電動アシスト装置とを更に備える。
このうちの入力歯車は、前記舵角比可変装置の従動側回転軸と同心に、且つ、同期した回転を可能に設けられる。
前記ナット側歯車は、前記ボールナットと同心に、且つ、同期した回転を可能に設けられ、前記入力歯車と噛合する。
前記電動アシスト装置は、前記ボールナットが回転する事に対する補助トルクを付与する為のもので、電動モータである補助力付与モータと、回転伝達機構とから構成される。
このうちの補助力付与モータは、その出力軸が、前記ねじ軸と平行になる様に配置される。
前記回転伝達機構は、この出力軸と前記ボールナットとをトルクの伝達を可能に接続するもので、例えば、この出力軸とこのボールナットの外周面との間に無端ベルトを掛け渡したり、この出力軸に固設された歯車とこのボールナットに固設された歯車とを、直接或いは他の歯車を介して噛合させる事により構成する事ができる。

上述の様に構成する本発明の舵角比可変装置の場合、ステアリングホイールの操作に伴い駆動側回転軸が回転すると、この駆動側回転軸の回転は、次の様な経路でキャリアに伝達される。
駆動側回転軸 → 第一歯車 → 各第三歯車の自転運動 → 第二歯車との噛合に基づく各第三歯車の公転運動 → キャリア
そして、このキャリアの回転を、直接、或いは、複数の歯車を介して（請求項４に記載した発明の場合）、従動側回転軸に伝達される。従って、回転駆動手段に何らかの故障が発生する等して、前記第二歯車の回転が不能になった場合にも、前記駆動側回転軸の回転方向と、前記各第三歯車の公転の回転方向（キャリアの回転方向）、延いては、前記従動側回転軸の回転方向とを、互いに一致させる事ができる。

本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。 図１の右方から見た状態を示す端面図。 本発明に係る舵角比可変装置の設置位置の３例を示す模式図。 本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。 図４のＸ−Ｘ断面図。 図４のＹ−Ｙ断面図。 本発明の実施の形態の第３例を示す断面図。 従来から知られている自動車用操舵装置の１例を示す、部分切断側面図。 舵角比可変装置の従来構造の１例を示す断面図。

［実施の形態の第１例］
図１〜２は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の舵角比可変装置１０ａは、例えば、前述の図８に示した様なステアリング装置に組み込まれて、ステアリングホイール４の操舵量と、操舵輪４１、４１（図３参照）の舵角の変化量との関係（このステアリングホイール４の操作量を同じとした場合のこの舵角の変化量、舵角比）を変化させる為のものであり、駆動側回転軸１１ａと、従動側回転軸１２ａと、差動式の変速機１３ａと、回転駆動手段である舵角比調節用モータ（電動モータ）２０とを備える。このうちの駆動側回転軸１１ａは、前記ステアリングホイール４の回転に伴って回転する。前記従動側回転軸１２ａは、この駆動側回転軸１１ａと同心に設けられ、その回転を、ラックアンドピニオン式或いはボールナット式の、ステアリングギヤユニット７を構成する入力軸８に伝達して１対のタイロッド９、９（図８参照）を押し引きする事により、操舵輪４１、４１（図３参照）に舵角を付与する。

前記変速機１３ａは、前記駆動側回転軸１１ａと前記従動側回転軸１２ａとの間に設けられ、これら駆動側回転軸１１ａと従動側回転軸１２ａとを互いに回転力の伝達を可能に接続するもので、ハウジング２１と、何れも傘歯車である、第一歯車２２、第二歯車２３、及び、複数個（例えば２〜４個）の第三歯車２４、２４と、キャリア２５とを備える。
このうちの第一歯車２２は、歯先円直径がこの駆動側回転軸１１ａの先端側（図１の右側）に向かう程大きくなる様に、この駆動側回転軸１１ａの先端部にこの駆動側回転軸１１ａと同心に固設している。
前記第二歯車２３は、歯先円直径がこの駆動側回転軸１１ａの先端側に向かう程小さくなる様に、この駆動側回転軸１１ａの中間寄り部分の周囲にこの駆動側回転軸１１ａと同心に、且つ、この駆動側回転軸１１ａに対する相対回転を可能に支持している。この為に、この駆動側回転軸１１ａの中間部周囲に中空回転軸２６を、１対の転がり軸受２７ａ、２７ｂを介してこの駆動側回転軸１１ａに対する相対回転を可能に支持している。又、前記中空回転軸２６の基端部（図１の左端部）外周面を、転がり軸受２７ｃにより前記ハウジング２１に対して回転可能に支持している。この様な中空回転軸２６の先端部（図１の右端部）に、前記第二歯車２３を設けている。又、この中空回転軸２６の基端寄り部分にはウォームホイール２８を支持固定している。そして、このウォームホイール２８に、前記舵角比調節用モータ２０により回転駆動されるウォーム２９の中間部に設けられたウォーム歯３０を噛合させている。この様な構造により、前記第二歯車２３を前記舵角比調節用モータ２０により回転駆動可能としている。

前記各第三歯車２４、２４は、前記駆動側回転軸１１ａの軸方向に関して、前記第一歯車２２と前記第二歯車２３との間部分の円周方向等間隔複数箇所に、これら第一歯車２２及び第二歯車２３と噛合した状態で設けられている。
前記キャリア２５は、前記第一歯車２２及び前記第二歯車２３の周囲に、これら第一歯車２２及び第二歯車２３と同心に配置された状態で、前記従動側回転軸１２ａに対しトルクの伝達を可能に設けられている。即ち、前記キャリア２５の基端部（図１の右端部）を、前記従動側回転軸１２ａの先端部（図１の左端部）に対し、連続部３１を介して連続すると共に、前記キャリア２５の先端部（図１の左端部）を、転がり軸受２７ｄ、２７ｅにより前記ハウジング２１及び前記中空回転軸２６に対して回転可能に支持している。この様なキャリア２５の円周方向複数箇所に、このキャリア２５を径方向に貫通する円孔３２、３２を設けている。そして、これら各円孔３２、３２に、前記各第三歯車２４、２４を回転（自転及び公転）可能に支持している。具体的には、これら各第三歯車２４、２４の基端面（大径側面）に設けられた支持軸３３、３３の外周面と、前記各円孔３２、３２の内周面との間に、単列深溝型等の玉軸受３４、３４を設ける事により、前記各第三歯車２４、２４を、前記キャリア２５に対して回転可能に支持している。尚、本例の場合、このキャリア２５（及び前記連続部３１）は、前記従動側回転軸１２ａと一体に造られている。

更に、本例の場合には、前記キャリア２５と前記各第三歯車２４、２４との間に、これら各第三歯車２４、２４を、このキャリア２５の径方向に関して内方に向け弾性的に付勢する為の付勢手段３５、３５を設けている。これら各付勢手段３５、３５はそれぞれ、覆い板３６と、押圧板３７と、付勢部材３８とを備える。このうちの覆い板３６は、鋼板等の十分な強度及び剛性を有する金属板を曲げ成形する事により平皿状に造られたもので、前記各円孔３２、３２の開口部（前記キャリア２５の径方向に関する外側の開口部）を覆った状態で、外径寄り部分の複数箇所をボルト３９、３９により前記キャリア２５に対し支持固定している。前記押圧板３７は、鋼板等の十分な強度及び剛性を有する金属板に絞り加工等の塑性加工を施す事により、全体をシャーレ状に形成しており、その先端面を、前記玉軸受３４を構成する外輪の外端面（前記キャリア２５の径方向に関する外側の面）に突き当てている。前記付勢手段３８は、前記覆い板３６の底板部と前記押圧板３７の底板部との間に、弾性的に圧縮された状態で挟持されている。尚、図示の例ではこの様な付勢手段３８として、圧縮コイルばねを使用しているが、この圧縮コイルばねに代えて、板ばねや皿ばね、ゴムの如きエラストマー等を使用する事もできる。

上述の様な本例の舵角比可変装置１０ａの場合、前記ステアリングホイール４の操作に伴い前記駆動側回転軸１１ａが回転すると、この駆動側回転軸１１ａの回転は、次の様な経路で前記従動側回転軸１２ａに伝達される。
駆動側回転軸１１ａ → 第一歯車２２ → 第三歯車２４、２４の自転運動 → 第二歯車２３との噛合に基づく第三歯車２４、２４の公転運動 → キャリア２５ → 従動側回転軸１２ａ
この様な本例の舵角比可変装置１１ａによれば、前記舵角比調節用モータ２０により前記第二歯車２３を回転駆動し、前記各第三歯車２４、２４の公転運動の回転速度を変化させる事により、前記駆動側回転軸１１ａの回転量と前記従動側回転軸１２ａの回転量との関係（伝達比）、延いては、前記ステアリングホイール４の操舵量と前記舵角の変化量との関係を変化させる事ができる。

尚、前記従動側回転軸１２ａの回転方向は、前記第二歯車２３が、前記駆動側回転軸１１ａの回転方向と同じ方向に回転しているか、或いは、この駆動側回転軸１１ａの回転方向と逆方向に回転している場合でも、前記第二歯車２３の回転速度がこの駆動側回転軸１１ａの回転速度以下である場合には、この駆動側回転軸１１ａの回転方向と同じになる。又、必要に応じて、前記第二歯車２３をこの駆動側回転軸１１ａの回転方向と逆方向に、この駆動側回転軸１１ａの回転速度よりも速い速度で回転させれば、この駆動側回転軸１１ａの回転方向と前記従動側回転軸１２ａの回転方向とを互いに逆方向とする事もできる。

上述の様な本例の舵角比可変装置１０ａによれば、前記舵角比調節用モータ２０に何らかの故障が発生する等して、前記第二歯車２３の回転が不能になった場合でも、前記駆動側回転軸１１ａの回転方向と、前記各第三歯車２４、２４の公転運動の回転方向（キャリア２５の回転方向）、延いては、前記従動側回転軸１２ａの回転方向とを、互いに一致させる事ができる。この為、前記ステアリングホイール４の操作方向と、前記舵角の方向とを一致させる事ができ、運転者によるこのステアリングホイール４の操作が過度に複雑になる事を防止できる。

又、本例の場合、前記キャリア２５と前記各第三歯車２４、２４との間に前記各付勢手段３５、３５を設けて、これら各第三歯車２４、２４を径方向内方に向け弾性的に付勢している。この為、これら各第三歯車２４、２４と、前記第一歯車２２及び前記第二歯車２３との噛合部のバックラッシを抑えて、これら各噛合部での歯打ち音の発生を防止する事ができる。

更に本例の場合、前記変速機１３ａを、何れも傘歯車である、前記第一歯車２２、前記第二歯車２３及び前記各第三歯車２４、２４と、前記キャリア２５とを組み合わせる事により構成している。従って、前記駆動側回転軸１１ａと前記従動側回転軸１２ａとをトルクの伝達を可能に接続する差動式の変速機を、例えば遊星歯車機構により構成した場合と比較して、前記舵角比可変装置１０ａ（の外径寸法）を小型且つ簡易に構成する事ができ、この舵角比可変装置１０ａのレイアウト性を向上する事ができる。

上述の様な本例の舵角比可変装置１０ａは、例えば、図３の（Ａ）に示す様に、ステアリングコラム２の後端部に設置する事ができる。この場合、具体的には、ステアリングシャフト３ａを、後端部にステアリングホイール４が支持固定されたアッパシャフト４０と、前記ステアリングコラム２の内径側に回転可能に支持されたインナシャフト（図示省略）とから構成する。そして、前記アッパシャフト４０の前端部と前記駆動側回転軸１１ａの基端部とをトルクの伝達を可能に接続すると共に、前記従動側回転軸１２ａの基端部と前記インナシャフトの後端部とをトルクの伝達を可能に接続する。或いは、図３の（Ｂ）に示す様に、ステアリングコラム２の前端部に設置する事もできる。この場合には、ステアリングシャフト２の前端部を前記駆動側回転軸１１ａの基端部にトルクの伝達を可能に接続すると共に、前記従動側回転軸１２ａの基端部を、自在継手５ａを介して中間シャフト６の後端部にトルクの伝達を可能に接続する。或いは、図３の（Ｃ）に示す様に、ステアリングギヤユニット７の入力部に設置する事もできる。この場合には、中間シャフト６の前端部を、自在継手５ｂを介して前記駆動側回転軸１１ａの基端部にトルクの伝達を可能に接続すると共に、前記従動側回転軸１２ａの基端部を前記ステアリングギヤユニット７の入力軸８（図８参照）にトルクの伝達を可能に接続する。

［実施の形態の第２例］
図４〜６は、請求項１、２、４、５に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の舵角比可変装置１０ｂを構成する差動式の変速機１３ｂは、駆動側回転軸１１ａと従動側回転軸１２ｂとの間に設けられており、キャリア２５ａと、何れも傘歯車である、第一歯車２２、第二歯車２３、複数個の第三歯車２４、２４、第四歯車４２、第五歯車４３、及び、複数個の第六歯車４４、４４とを備える。このうちのキャリア２５ａは、前記駆動側回転軸１１ａの先半部（図４の右半部）及び前記従動側回転軸１２ｂの先半部（図４の左半部）の周囲に、これら駆動側回転軸１１ａ及び従動側回転軸１２ｂと同心に、且つ、これら駆動側回転軸１１ａ及び従動側回転軸１２ｂに対する相対回転を可能に支持されている。この様なキャリア２５ａの片端寄り部分（図４の左端寄り部分）の円周方向複数箇所に、径方向から見た形状が、軸方向（図４の左右方向）に伸長した長円形（小判形）で、前記キャリア２５ａを径方向に貫通する長孔４５ａ、４５ａを設けている。そして、これら各長孔４５ａ、４５ａに、前記各第三歯車２４、２４の基端面に設けられた支持軸３３、３３を、玉軸受３４、３４を介して回転（自転及び公転）可能に支持している。この状態で、前記各長孔４５ａ、４５ａの内周面と前記各玉軸受３４、３４の外周面との間には、前記キャリア２５ａの軸方向に関する隙間が存在している（図５参照）。即ち、前記各第三歯車２４、２４は、前記キャリア２５ａの軸方向（前記駆動側回転軸１１ａの軸方向）に関して僅かに変位可能に支持されている。又、本例の場合、前記各長孔４５ａ、４５ａの内周面に形成された係止溝４６ａ、４６ａに止め輪４７ａ、４７ａを係止し、これら各止め輪４７ａ、４７ａの内側面（前記キャリア２５ａの径方向に関する内側面）を前記各玉軸受３４、３４の外輪の外端面に突き当てている。これにより、これら各玉軸受３４、３４が、前記キャリア２５ａの径方向に関して外方に変位する事を阻止している。

前記第四歯車４２は、歯先円直径が前記従動側回転軸１２ｂの先端側（図４の左側）に向かう程大きくなる様に、この従動側回転軸１２ｂの先端部にこの従動側回転軸１２ｂと同心に固設している。この様な第四歯車４２の歯部は、前記第一歯車２２の歯部と同じ仕様（ピッチ円直径及び歯数）を有している。前記第五歯車４３は、歯先円直径が前記従動側回転軸１２ｂの先端側に向かう程小さくなる様に、この従動側回転軸１２ｂの中間寄り部分の周囲に、ハウジング２１ａに対する回転を阻止された状態で支持されている。即ち、前記従動側回転軸１２ｂの中間部周囲に中空支持軸４８を設け、この中空支持軸４８をボルト４９、４９により前記ハウジング２１ａに対し支持固定している。そして、この中空支持軸４８の先端部（図４の左端部）に、前記第五歯車４３を設けている。この様な第五歯車４３の歯部は、前記第二歯車２３の歯部と同じ仕様を有している。又、前記キャリア２５ａの他端寄り部分（図４の右端寄り部分）の円周方向複数箇所に、径方向から見た形状が、軸方向に伸長した長円形で、前記キャリア２５ａを径方向に貫通する長孔４５ｂ、４５ｂを設けている。そして、これら各長孔４５ｂ、４５ｂに、前記第四歯車４２と前記第五歯車４３とに噛合した前記各第六歯車４４、４４を、回転（自転及び公転）可能に支持している。即ち、これら各第六歯車４４、４４の基端面に設けた支持軸５０、５０の外周面と、前記各長孔４５ｂ、４５ｂの内周面との間に、単列深溝型等の玉軸受３４ａ、３４ａを設けている。この状態で、これら各長孔４５ｂ、４５ｂの内周面とこれら各玉軸受３４ａ、３４ａの外周面との間には、前記キャリア２５ａの軸方向に関する隙間が存在している（図５参照）。即ち、前記各第六歯車４４、４４は、前記キャリア２５ａの軸方向（前記従動側回転軸１２ｂの軸方向）に関して僅かに変位可能に支持されている。この様な第六歯車４４、４４は、前記各第三歯車２４、２４と同じ仕様を有している（同じ構造のものを使用している）。又、前記各長孔４５ｂ、４５ｂの内周面に形成した係止溝４６ｂ、４６ｂに係止した止め輪４７ｂ、４７ｂの内側面を、前記各玉軸受３４ａ、３４ａを構成する外輪の外端面に突き当てる事で、これら各玉軸受３４ａ、３４ａが、前記キャリア２５ａの径方向に関して外方に変位する事を阻止している。

更に本例の場合、前記第一歯車２２と前記第四歯車４２との間に、これら第一歯車２２と第四歯車４２とを互いに離れる方向に押圧する押圧手段５１を設けている。この押圧手段５１は、鋼球５２と、押圧部材５３とを備える。このうちの鋼球５２を、前記第四歯車４２の大径側面（前記従動側回転軸１２ｂの先端面）に形成した保持凹部５４に保持した状態で、この鋼球５２の片側面（図４の左側面）を前記第一歯車２２の大径側面（前記駆動側回転軸１１ａの先端面）に突き当てている。又、前記保持凹部５４の底面に、有底で円形の凹孔５５を形成し、この凹孔５５の底面と前記鋼球５２の他側面（図４の右側面）との間で、前記押圧部材５３を、弾性的に圧縮した状態で挟持している。尚、図示の例では、この様な押圧部材５３として、圧縮コイルばねを使用しているが、この圧縮コイルばねに代えて、板ばねや皿ばね、ゴムの如きエラストマー等を使用する事もできる。

上述の様な本例の舵角比可変装置１０ｂの場合、ステアリングホイール４（図８参照）の操作に伴い前記駆動側回転軸１１ａが回転すると、この駆動側回転軸１１ａの回転は、次の様な経路で前記従動側回転軸１２ｂに伝達される。
駆動側回転軸１１ａ → 第一歯車２２ → 第三歯車２４、２４の自転運動 → 第二歯車２３との噛合に基づく第三歯車２４、２４の公転運動 → キャリア２５ａ → 第六歯車４４、４４の公転運動 → 第五歯車４３との噛合に基づく第六歯車４４、４４の自転運動 → 第四歯車４２ → 従動側回転軸１２ｂ

本例の舵角比可変装置１０ｂは、前記第一歯車２２の歯部と前記第四歯車４２の歯部との仕様、前記第二歯車２３の歯部と前記第五歯車４３の歯部との仕様、及び、前記各第三歯車２４、２４と前記各第六歯車４４、４４との仕様を、それぞれ互いに同じとしている。従って、舵角比調節用モータ２０に何らかの故障が発生する等して、前記第二歯車２３の回転が不能になった場合でも、前記駆動側回転軸１１ａと前記従動側回転軸１２ｂとの回転方向を互いに一致させられると共に、これら駆動側回転軸１１ａと従動側回転軸１２ｂとの回転量を互いに等しくする事ができる。この結果、前記舵角比調節用モータ２０の故障時にも、運転者による前記ステアリングホイール４の操作量が徒に増大するのを防止できる。

又、本例の場合、前記第一歯車２２と前記第四歯車４２との間に前記押圧手段５１を設けて、これら第一歯車２２と第四歯車４２とを互いに離れる方向に弾性的に押圧している。換言すれば、前記押圧手段５１により、前記第一歯車２２を前記第二歯車２３に向けて弾性的に押圧すると共に、前記第四歯車４２を前記第五歯車４３に向けて弾性的に押圧している。これにより、前記各第三歯車２４、２４と、前記第一歯車２２及び前記第二歯車２３との噛合部、並びに、前記各第六歯車４４、４４と、前記第四歯車４２及び前記第五歯車４３との噛合部のバックラッシを解消して、これら各噛合部での歯打ち音の発生を抑える事ができる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例と同様である。

［実施の形態の第３例］
図７は、請求項１〜３、６に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例は、ステアリングギヤユニット７ａに、前述した実施の形態の第１例に係る舵角比可変装置１０ａと、運転者がステアリングホイール４（図８参照）を操作する為に要する力の低減を図る為の電動アシスト装置５６とを組み込んだ例である。本例のステアリングギヤユニット７ａは、前記ステアリングホイール４から入力された回転運動を舵角付与の為の直線運動に変換する為の機構として、ボールねじ機構５７を使用する。このボールねじ機構５７は、ねじ軸５８と、ボールナット５９と、複数個のボール６０、６０と、循環チューブ（図示省略）とを備える。このうちのねじ軸５８は、外周面に断面形状が部分円弧形である内径側ボールねじ溝６１を、螺旋状に形成している。この様なねじ軸５８は、ギヤハウジング６２に対し軸方向の変位のみ可能に支持している。この為に、このギヤハウジング６２の内周面の両端部に支持した１対の滑り軸受６３、６３を、前記ねじ軸５８の両端寄り部分の外周面に摺接させると共に、このねじ軸５８と前記ギヤハウジング６２との間に、このねじ軸５８の軸方向変位を許容しつつ、このギヤハウジング６２に対する相対回転を阻止する為の回り止め機構６４を設けている。本例の場合、この回り止め機構６４を、前記ギヤハウジング６２に設けられたガイド軸部６５の先端部に支持された転がり軸受６６を、前記ねじ軸５８の外周面に形成されたガイド溝６７に係合する事により構成している。

前記ボールナット５９は、内周面に断面形状が部分円弧形である外径側ボールねじ溝６８を螺旋状に形成しており、内径側に前記ねじ軸５８を挿通している。この様なボールナット５９は、前記ギヤハウジング６２に対し１対の転がり軸受６９、６９を介して回転のみ可能に（軸方向変位を阻止した状態で）支持している。そして、前記内径側ボールねじ溝６１と前記外径側ボールねじ溝６８との間に形成された螺旋状空間内に、前記各ボール６０、６０を転動可能に設けている。前記循環チューブは、前記ボールナット５９を前記ねじ軸５８に対して回転させる事に伴い前記螺旋状空間内を移動する前記各ボール６０、６０を循環させる為のものであり、前記ボールナット５９の内部又は外面に設けている。この様な構成により、前記ボールねじ機構５７は、このボールナット５９の回転に伴って前記ねじ軸５８を軸方向に変位させる様にしている。

又、本例の場合、前記舵角比可変装置１０ａを、この舵角比可変装置１０ａを構成する駆動側回転軸１１ａ及び従動側回転軸１２ａの中心軸を、前記ねじ軸５８の中心軸に直交させた状態で、前記ギヤハウジング６２に対し支持固定している。そして、前記従動側回転軸１２ｂの基端部（図７の上端部）に固設した入力歯車７０と、前記ボールナット５９の片端部（図７の右端部）外周面に一体に形成したナット側歯車７１とを噛合させている。この為に、本例の場合には、前記入力歯車７０とこのナット側歯車７１とを、何れも傘歯車としている。この様な本例のボールナット式のステアリングギヤユニット７ａの場合、前記ステアリングホイール４の回転に伴い前記駆動側回転軸１１ａが回転すると、この回転は、変速機１３ａにより所望の変速比で変速されて前記従動側回転軸１２ａに伝達される。そして、この従動側回転軸１２ａの回転が、前記入力歯車７０と前記ナット側歯車７１との噛合部を介して前記ボールナット５９に伝達され、このボールナット５９が回転する事で、前記ねじ軸５８が軸方向に変位し、このねじ軸５８の両端部に連結した１対のタイロッド９、９（図８参照）が押し引きされて、操舵輪に舵角が付与される。

更に本例の場合、前記電動アシスト装置５６を構成する、電動モータである補助力付与用モータ７２を、その出力軸７３が、前記ねじ軸５８と平行になる様に、前記ギヤハウジング６２に対し支持固定している。そして、前記補助力付与モータ７２の出力軸７３と、前記ボールナット５９の他端部（図７の左端部）との間に、無端ベルト７４を掛け渡す事で、前記補助力付与用モータ７２の補助動力を前記ボールナット５９に付与可能としている。

上述の様な本例のステアリングギヤユニット７ａによれば、舵角を調節する為の舵角比可変装置１０ａと、前記ステアリングホイール４を操作する力の低減を図る為の電動アシスト装置５６とを、コンパクトに組み付ける事ができる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様である。

本発明を実施する場合に、差動式の変速機を、遊星歯車機構により構成する事もできる。この場合、この遊星歯車機構を構成する太陽歯車とリング歯車とのうちの一方の歯車を第一歯車とし、他方の歯車を第二歯車とする。又、これら太陽歯車とリング歯車とに噛合した遊星歯車を、第三歯車とする。

１ 車体
２ ステアリングコラム
３、３ａ ステアリングシャフト
４ ステアリングホイール
５ａ、５ｂ 自在継手
６ 中間シャフト
７、７ａ ステアリングギヤユニット
８ 入力軸
９ タイロッド
１０、１０ａ、１０ｂ 舵角比可変装置
１１、１１ａ 駆動側回転軸
１２、１２ａ、１２ｂ 従動側回転軸
１３、１３ａ、１３ｂ 変速機
１４ 駆動側歯車
１５ 従動側歯車
１６ キャリア
１７ 中間歯車
１８ ウォーム
１９ ウォームホイール歯
２０ 舵角比調節用モータ
２１ ハウジング
２２、２２ａ 第一歯車
２３、２３ａ 第二歯車
２４、２４ａ 第三歯車
２５、２５ａ キャリア
２６ 中空回転軸
２７ａ〜２７ｅ 転がり軸受
２８ ウォームホイール
２９ ウォーム
３０ ウォーム歯
３１ 連続部
３２ 円孔
３３ 支持軸
３４、３４ａ 玉軸受
３５ 付勢手段
３６ 覆い板
３７ 押圧板
３８ コイルばね
３９ ボルト
４０ アッパシャフト
４１ 操舵輪
４２ 第四歯車
４３ 第五歯車
４４ 第六歯車
４５ａ、４５ｂ 透孔
４６ａ、４６ｂ 係止溝
４７ａ、４７ｂ 止め輪
４８ 中空支持軸
４９ ボルト
５０ 支持軸
５１ 押圧手段
５２ 鋼球
５３ 圧縮コイルばね
５４ 保持凹部
５５ 凹孔
５６ 電動アシスト装置
５７ ボールねじ機構
５８ ねじ軸
５９ ボールナット
６０ ボール
６１ 内径側ボールねじ軸
６２ ギヤハウジング
６３ 滑り軸受
６４ 回り止め機構
６５ ガイド軸部
６６ 転がり軸受
６７ ガイド溝
６８ 外径側ねじ溝
６９ 転がり軸受
７０ 駆動側歯車
７１ 従動側歯車
７２ 補助力付与用モータ
７３ 出力軸
７４ 無端ベルト

Claims (6)

1. ステアリングホイールの回転に伴って回転する駆動側回転軸と、
   この駆動側回転軸と同心に設けられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する従動側回転軸と、
   前記駆動側回転軸と前記従動側回転軸との間に設けられ、これら駆動側回転軸と従動側回転軸とを互いにトルクの伝達を可能に接続する変速機と、
   この変速機を構成する回転要素を回転駆動する為の回転駆動手段とを備え、
   この回転駆動手段によりこの回転要素を回転駆動する事で、前記駆動側回転軸の回転量と前記従動側回転軸の回転量との関係を変化させる事により、前記ステアリングホイールの操舵量と前記舵角の変化量との関係を変化させる
   舵角比可変装置に於いて、
   前記変速機が、
   前記駆動側回転軸と同心に、且つ、同期した回転を可能に設けられた第一歯車と、
   前記回転要素であり、この第一歯車と同心に、且つ、この第一歯車に対する相対回転を可能に配置された第二歯車と、
   これら第一歯車及び第二歯車と同心に配置された状態で、前記従動側回転軸に対しトルクの伝達を可能に設けられたキャリアと、
   前記第一歯車と前記第二歯車とに噛合した状態で、前記キャリアに回転可能に支持された複数の第三歯車と
   を備え、
   前記第二歯車が回転しない状態での、前記駆動側回転軸と前記被駆動側回転軸との回転方向を互いに同じとしている事を特徴とする舵角比可変装置。
2. 前記第一歯車、前記第二歯車及び前記各第三歯車が何れも、傘歯車であり、
   これら第一歯車と第二歯車とが、軸方向に関して互いに離れる方向に向かう程、それぞれの歯先円直径が大きくなる状態で配置されており、前記各第三歯車が、それぞれの中心軸が、前記第一歯車及び前記第二歯車の中心軸に直交する状態で支持されている、請求項１に記載した舵角比可変装置。
3. 前記キャリアと前記各第三歯車との間に、これら各第三歯車を、このキャリアの径方向に関して内方に向け弾性的に付勢する付勢手段が設けられている、請求項２に記載した舵角比可変装置。
4. 前記変速機が、
   前記従動側回転軸と同心に、且つ、同期した回転を可能に設けられた、前記第一歯車の歯部と仕様が同じ歯部を有する第四歯車と、
   この第四歯車と同心に配置されて、使用時にも回転しない部分に支持された、前記第二歯車の歯部と仕様が同じ歯部を有する第五歯車と、
   前記キャリアに回転可能に支持されて、前記第四歯車と前記第五歯車とに噛合した、前記各第三歯車の歯部と仕様が同じ歯部を有する複数の第六歯車と
   を更に備える、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した舵角比可変装置。
5. 前記第一歯車と前記第四歯車との間に、これら第一歯車と第四歯車とを互いに離れる方向に弾性的に押圧する押圧手段が設けられている、請求項２を引用した請求項４に記載した舵角比可変装置。
6. 外周面に断面形状が部分円弧形である内径側ボールねじ溝が螺旋状に形成されたねじ軸と、
   内周面に断面形状が部分円弧形である外径側ボールねじ溝が螺旋状に形成され、ステアリングホイールの回転に伴って回転するボールナットと、
   前記内径側ボールねじ溝と前記外径側ボールねじ溝との間に形成された螺旋状空間内に転動可能に設けられた複数個のボールと
   を備えるボールナット式ステアリングギヤユニットであって、
   請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した舵角比可変装置と、
   この舵角比可変装置の従動側回転軸と同心に、且つ、同期した回転を可能に設けられた入力歯車と、
   前記ボールナットの一部に設けられ、前記入力歯車と噛合したナット側歯車と、
   その出力軸が、前記ねじ軸と平行になる様に配置された補助力付与モータと、この出力軸と前記ボールナットとをトルクの伝達を可能に接続する回転伝達機構とから成る電動アシスト装置と
   を更に備える事を特徴とするボールナット式ステアリングギヤユニット。

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