JP2017081395A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ安価な構成で、プラネタリギヤとリングギヤ及びサンギヤとの間のバックラッシを抑制できるとともに、入力軸を支持する第１軸受の内部隙間及び出力軸を支持する第２軸受の内部隙間をも抑制することができる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、リングギヤ１１及びサンギヤ１２のそれぞれは、入力軸３及び出力軸４と同軸のウォームホイール軸ＣＬ１１，ＣＬ１２に対して傾斜する傾斜面１１ａ，１２ａに形成された歯部でプラネタリギヤ１３の歯部と噛み合うよう構成される。ステアリング装置は、入力軸３の軸方向に予圧を発生させて第１軸受３１の内部隙間及びプラネタリギヤ１３とリングギヤ１１との間のバックラッシを抑制する第１弾性部材４１と、出力軸４の軸方向に予圧を発生させて第２軸受３２の内部隙間及びプラネタリギヤ１３とサンギヤ１２との間のバックラッシを抑制する第２弾性部材４２とを備える。
【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。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に開示されるステアリング装置は、サンギヤ、プラネタリギヤ及びリングギヤからなる遊星歯車機構で伝達比可変機構を構成している。そして、ステアリング軸に連結された入力軸と一体のキャリヤにプラネタリギヤを固定し、出力軸をプラネタリギヤに噛み合うリングギヤに連結している。また、モータに接続されたウォーム及びウォームホイールを介してサンギヤを回転させることでプラネタリギヤの回転量を変化させ、これによりリングギヤの回転量を変化させて、入力軸に対する出力軸の回転伝達比を変化させるようにしている。

一方、伝達比可変機構を備えたステアリング装置として、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、遊星歯車装置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とを備え、遊星歯車装置を、出力軸に固定されウォームホイールで構成したサンギヤと、このサンギヤと同心に入力軸に固定されたウォームホイールで構成したリングギヤと、サンギヤ及びリングギヤに噛み合いサンギヤの回りを公転するウォームで構成したプラネタリギヤと、サンギヤ及びリングギヤと同心に配されプラネタリギヤを回転自在に支持するキャリヤとを有する構成で構成し、入力軸を第１軸受によって支持し、出力軸を第２軸受によって支持したステアリング装置が開発されている。

特開平１１−１９８８３０号公報

ところで、特許文献１に開示されるステアリング装置においては、ウォームは、ウォームホイール軸に対し直角方向でウォームホイールに噛み合っている。つまり、ウォームの歯部が、ウォームホイールの、ホイール軸に対して平行な面に形成された歯部に噛み合っている。
そして、一般に、この種のウォームがウォームホイール軸に対し直角方向でウォームホイールに噛み合うウォームギヤ構造においては、噛み合い方向（ウォームホイール軸に対する直角方向）に予圧をかけることにより、ウォームとウォームホイールとの間のバックラッシを抑制している。

しかしながら、この予圧方法を、前述の遊星歯車装置を有し、入力軸を第１軸受によって支持し、出力軸を第２軸受によって支持したステアリング装置のウォームとホームホイールに適用した場合には、ウォームホイール軸に対する直角方向に予圧をかけるため、ウォームを構成するプラネタリギヤとウォームホイールを構成するサンギヤ及びリングギヤとの間のバックラッシを抑制できるものの、入力軸を支持する第１軸受の内部隙間及び出力軸を支持する第２軸受の内部隙間を抑制する（減少させる）ことはできなかった。
従って、前述の第１軸受及び第２軸受の内部隙間を抑制するために、別途予圧構造を付与するか、あるいは第１軸受及び第２軸受として４点接触軸受のような内部隙間の小さいものを使用する必要があり、コスト高となっていた。

従って、本発明は、この従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、簡単かつ安価な構成で、ウォームを構成するプラネタリギヤとウォームホイールを構成するリングギヤ及びサンギヤとの間のバックラッシを抑制できるとともに、入力軸を支持する第１軸受の内部隙間及び出力軸を支持する第２軸受の内部隙間をも抑制することができるステアリング装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、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、該遊星歯車装置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とを備え、前記遊星歯車装置を、入力軸に固定されウォームホイールで構成したリングギヤと、該リングギヤと同心に出力軸に固定されたウォームホイールで構成したサンギヤと、前記リングギヤ及び前記サンギヤに噛み合い前記サンギヤの回りを公転するウォームで構成したプラネタリギヤと、前記リングギヤ及び前記サン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する構成で構成し、前記入力軸を第１軸受によってハウジングに対し回転可能に支持し、前記出力軸を第２軸受によって前記キャリヤに対し回転可能に支持したステアリング装置であって、前記リングギヤ及び前記サンギヤのそれぞれが、前記入力軸及び前記出力軸と同軸の前記ウォームホイール軸に対して傾斜する傾斜面に形成された歯部で前記プラネタリギヤの歯部と噛み合うよう構成されると共に、前記入力軸の軸方向に予圧を発生させて前記第１軸受の内部隙間及び前記プラネタリギヤと前記リングギヤとの間のバックラッシを抑制する第１弾性部材と、前記出力軸の軸方向に予圧を発生させて前記第２軸受の内部隙間及び前記プラネタリギヤと前記サンギヤとの間のバックラッシを抑制する第２弾性部材とを備えていることを要旨とする。

本発明に係るステアリング装置によれば、簡単かつ安価な構成で、ウォームを構成するプラネタリギヤとウォームホイールを構成するリングギヤ及びサンギヤとの間のバックラッシを抑制できるとともに、入力軸を支持する第１軸受の内部隙間及び出力軸を支持する第２軸受の内部隙間をも抑制することができるステアリング装置を提供できる。

本発明の第１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に示すステアリング装置における入力軸、リングギヤ、第１軸受及び第１弾性部材を示す斜視図である。 図１に示すステアリング装置における出力軸、サンギヤ、プラネタリギヤ、第２軸受及び第２弾性部材を示す斜視図である。 本発明の第２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４に示すステアリング装置において、ラック背面予圧機構によりラック軸のラックに予圧を発生させて、ラック軸のラックを出力軸のピニオンに所定の押圧力で噛み合わせ、出力軸が第４軸受を中心に傾斜する様子を示す断面図である。 図４に示すステアリング装置において、入力軸から出力軸に伝達する伝達トルクが無い時（無負荷時）においてキャリヤ駆動用ウォームホイールをキャリヤ駆動用ウォームに押し付けることができる力関係を説明するための図である。 図４に示すステアリング装置において、入力軸から出力軸に伝達する所定の伝達トルクが作用している時（トルク負荷時）において伝達トルクにより出力軸組立体が調芯できる力関係を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態に係るステアリング装置を図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態に係るステアリング装置が示されており、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１１と、リングギヤ１１と同心に配されたサンギヤ１２と、リングギヤ１１及びサンギヤ１２に噛み合いサンギヤ１２の回りを公転するプラネタリギヤ１３と、リングギヤ１１及びサンギヤ１２と同心に配されプラネタリギヤ１３を公転（自転）自在に支持するキャリヤ１４と、サンギヤ１２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。入力軸３及び出力軸４の中心軸ＣＬ１と、リングギヤ１１の中心軸（ウォームホイール軸）ＣＬ１１と、サンギヤ１２の中心軸（ウォームホイール軸）ＣＬ１２とは同軸となっている。

ここで、入力軸３は、リングギヤ１１、サンギヤ１２、プラネタリギヤ１３、キャリヤ１４、後述するキャリヤ駆動用ウォームホイール２１及びキャリヤ駆動用ウォーム２５を収容するハウジング５に対して第１軸受３１により回転自在に支持されている。第１軸受３１は、入力軸３に固定された内輪３１ａと、ハウジング５に固定された外輪３１ｂと、内輪３１ａと外輪との間に配置された転動体とを備えている。
また、キャリヤ１４と出力軸４は同軸に配されているが、出力軸４はキャリヤ１４に対して第２軸受３２により回転自在に支持されている。このため、キャリヤ１４と出力軸４とは独立して回転することが可能となっている。第２軸受３２は、出力軸４に固定された内輪３２ａと、キャリヤ１４に固定された外輪３２ｂと、内輪３２ａと外輪３２ｂとの間に配置された転動体とを備えている。また、出力軸４は、後述するラックハウジング５２に対し、軸方向略中央部４ｂで第３軸受３３により回転自在に支持されるとともに、軸方向の先端側にある小径部４ｄで第４軸受３４により回転自在に支持されている。

そして、プラネタリギヤ１３は、中心軸ＣＬ２を有するウォームが用いられる。プラネタリギヤ１３は、図３に示すように、本実施形態では、３個用いられている。但し、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４個以上でもよい。
また、リングギヤ１１及びサンギヤ１２としてそれぞれウォームホイールが用いられている。
リングギヤ１１は、図１に示すように、中心軸（ウォームホイール軸）ＣＬ１１に対して傾斜角αで傾斜する傾斜面１１ａを備え、その傾斜面１１ａに周方向において均等な間隔に配された複数の歯部を備えている。そして、リングギヤ１１は、その歯部でプラネタリギヤ１３の歯部と噛み合うようになっている。

また、サンギヤ１２は、図１に示すように、中心軸（ウォームホイール軸）ＣＬ１２に対して傾斜角βで傾斜する傾斜面１２ａを備え、その傾斜面１２ａに周方向において均等な間隔に配された複数の歯部を備えている。そして、サンギヤ１２は、その歯部でプラネタリギヤ１３の歯部と噛み合うようになっている。
このように、リングギヤ１１及びサンギヤ１２のそれぞれが、入力軸３及び出力軸４の中心軸ＣＬ１と同軸の中心軸（ウォームホイール軸）ＣＬ１１、Ｃｌ１２に対して傾斜する傾斜面１１ａ、１２ａに形成された歯部でプラネタリギヤ１３の歯部と噛み合うよう構成される。つまり、プラネタリギヤ１３を構成するウォームがリングギヤ１１及びサンギヤ１２のそれぞれを構成するウォームホイールのウォームホイール軸ＣＬ１１，ＣＬ１２に対し直角方向以外でリングギヤ１１及びサンギヤ１２のそれぞれを構成するウォームホイールに噛み合うウォームギヤ構造をなしている。

そして、リングギヤ１１と第１軸受３１の内輪３１ａとの間には、入力軸３の軸方向に予圧を発生させる第１弾性部材４１が配置されている。第１弾性部材４１は、入力軸３の周囲を囲むような環状に形成されたウェーブワッシャで構成され、入力軸３の軸方向に予圧を発生させて第１軸受３１の内部隙間を抑える（内部隙間をなくすようにする）ものである。
また、プラネタリギヤ１３を構成するウォームがリングギヤ１１を構成するウォームホイールのウォームホイール軸ＣＬ１１に対し直角方向以外でリングギヤ１１に噛み合うので、第１弾性部材４１により入力軸３の軸方向に予圧を発生させることにより、プラネタリギヤ１３とリングギヤ１１との間のバックラッシをも抑制することができる。つまり、リングギヤ１１が、入力軸３の中心軸ＣＬ１と同軸の中心軸（ウォームホイール軸）ＣＬ１１に対して傾斜する傾斜面１１ａに形成された歯部でプラネタリギヤ１３の歯部と噛み合うので、第１弾性部材４１により入力軸３の軸方向に発生した予圧は、リングギヤ１１とプラネタリギヤ１３との噛み合い部分にも作用し、プラネタリギヤ１３とリングギヤ１１との間のバックラッシをも抑制することができる。

また、サンギヤ１２と第２軸受３２の内輪３２ａとの間には、具体的には、サンギヤ１２に接するように設けられた出力軸４のフランジ４ｅと第２軸受３２の内輪３２ａとの間には、出力軸４の軸方向に予圧を発生させる第２弾性部材４２が配置されている。第２弾性部材４２は、出力軸４の周囲を囲むような環状に形成されたウェーブワッシャで構成され、出力軸４の軸方向に予圧を発生させて第２軸受３２の内部隙間を抑える（内部隙間をなくすようにする）ものである。
また、プラネタリギヤ１３を構成するウォームがサンギヤ１２を構成するウォームホイールのウォームホイール軸ＣＬ１２に対し直角方向以外でサンギヤ１２に噛み合うので、第２弾性部材４２により出力軸４の軸方向に予圧を発生させることにより、プラネタリギヤ１３とサンギヤ１２との間のバックラッシをも抑制することができる。つまり、サンギヤ１２が、出力軸４の中心軸ＣＬ１と同軸の中心軸（ウォームホイール軸）ＣＬ１２に対して傾斜する傾斜面１２ａに形成された歯部でプラネタリギヤ１３の歯部と噛み合うので、第２弾性部材４２により出力軸４の軸方向に発生した予圧は、サンギヤ１２とプラネタリギヤ１３との噛み合い部分にも作用し、プラネタリギヤ１３とサンギヤ１２との間のバックラッシをも抑制することができる。

そして、プラネタリギヤ１３はリングギヤ１１とサンギヤ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１２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１１との噛み合い半径は異なっている。すなわち、図１に示すように、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１２と噛み合っており、遊星歯車装置１の径方向外方側の面でリングギヤ１１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１１との噛み合い半径の方が、プラネタリギヤ１３とサンギヤ１２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とリングギヤ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とサンギヤ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キャリヤ駆動用ウォームホイール２１と、キャリヤ駆動用ウォームホイール２１と噛み合うキャリヤ駆動用ウォーム２５と、キャリヤ駆動用ウォーム２５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の回転軸の回転によってキャリヤ駆動用ウォーム２５が回転する。これにより、キャリヤ駆動用ウォームホイール２１が回転してキャリヤ１４がサンギヤ１２と同心に回転する。その結果、プラネタリギヤ１３がサンギヤ１２と噛み合いつつサンギヤ１２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。
更に、出力軸４は、図示しない車体フレームに固着されたラックハウジング５２内に収容され、軸方向略中央部４ｂでラックハウジング５２に対し第３軸受３３によって回転可能に支持されるとともに、軸方向先端側でラックハウジング５２に対し第４軸受３４によって回転可能に支持されている。第３軸受３３は、出力軸４に固定された内輪３３ａと、ラックハウジング５２に固定された外輪３３ｂと、内輪３３ａと外輪３３ｂとの間に配置された転動体とを備えている。また、第４軸受３４は、出力軸４の軸方向先端側において段差部４ｃに続いて形成された小径部４ｄに固定された内輪３４ａと、ラックハウジング５２に固定された外輪３４ｂと、内輪３４ａと外輪３４ｂとの間に配置された転動体とを備えている。また、出力軸４の小径部４ｄの先端側には雄ねじ部５６が形成され、この雄ねじ部５６にはナット５７が螺合している。このナット５７を第４軸受３４の内輪３４ａに対して締め付けることにより、内輪３４ａを段差部４ｃに対して圧接している。そして、出力軸４の外周の第３軸受３３と第４軸受３４との間には、ピニオン４ａが形成されている。

また、ラックハウジング５２内には、出力軸４と直交する方向にラック軸５１が配置されている。ラック軸５１には、出力軸４のピニオン４ａに噛み合うラック５１ａが形成され、ラック軸５１は、出力軸４に対して直交する方向（図１において紙面に対して直交する方向）に移動可能となっている。
そして、ラック軸５１のラック５１ａを形成した側と反対側のラック背面側（図１における上側）には、ラック背面予圧機構５０が設けられている。このラック背面予圧機構５０は、ラックハウジング５２のラックガイド収容部５２ａ内に収容され、ラック軸５１のラック５１ａを形成した側と反対側のラック背面側を支持するラックガイド５３と、ラックガイド収容部５２ａに螺着されたカップ形蓋体５４と、カップ形蓋体５４とラックガイド５３との間に配置され、ラックガイド５３を介してラック軸５１のラック５１ａに予圧を発生させて、ラック軸５１のラック５１ａを出力軸４のピニオン４ａに所定の押圧力で噛み合わせる圧縮ばね５５とを備えている。この圧縮ばね５５による押圧力は、カップ形蓋体５４をラックハウジング５２に対してねじ込み位置を変えることで調整可能である。

次に、図１に示す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１１がステアリング軸と同一方向に回転する。リングギヤ１１の回転はプラネタリギヤ１３を介してサンギヤ１２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が回転すると、ラックアンドピニオンの作用により、ラック軸５１が出力軸４に対して直交する方向に移動し、ラック軸５１の移動方向に応じて転舵輪の転向が行われる。
このとき、プラネタリギヤ１３とサンギヤ１２との噛み合い半径はプラネタリギヤ１３とリングギヤ１１との噛み合い半径とは異なっているので、リングギヤ１１の回転量とサンギヤ１２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１２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１２（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。

このように、本実施形態に係るステアリング装置においては、リングギヤ１１及びサンギヤ１２のそれぞれが、入力軸３及び出力軸４と同軸のウォームホイール軸ＣＬ１１，ＣＬ１２に対して傾斜する傾斜面１１ａ，１２ａに形成された歯部でプラネタリギヤ１３の歯部と噛み合うよう構成されている。また、入力軸３の軸方向に予圧を発生させて第１軸受３１の内部隙間及びプラネタリギヤ１３とリングギヤ１１との間のバックラッシを抑制する第１弾性部材４１と、出力軸４の軸方向に予圧を発生させて第２軸受３２の内部隙間及びプラネタリギヤ１３とサンギヤ１２との間のバックラッシを抑制する第２弾性部材４２とを備えている。

これにより、第１軸受３１及び第２軸受３２の内部隙間を抑制するために、第１弾性部材４１及び第２弾性部材４２以外に別途予圧構造を付与するか、あるいは第１軸受３１及び第２軸受３２として４点接触軸受のような内部隙間の小さいものを使用する必要がなくなり、簡単かつ安価な構成で、ウォームを構成するプラネタリギヤ１３とウォームホイールを構成するリングギヤ１１及びサンギヤ１２との間のバックラッシを抑制できるとともに、入力軸３を支持する第１軸受３１の内部隙間及び出力軸４を支持する第２軸受３２の内部隙間をも抑制することができる。

また、第１弾性部材４１は、リングギヤ１１と第１軸受３１の内輪３１ａとの間に配置されて入力軸３の軸方向に予圧を発生させるものであり、第２弾性部材４２は、サンギヤ１２と第２軸受３２の内輪３２ａとの間に配置されて出力軸４の軸方向に予圧を発生させるものであるので、第１弾性部材４１を、最も効果的な位置に配置させて入力軸３の軸方向に予圧を発生させることができるとともに、第２弾性部材４２を、最も効果的な位置に配置させて出力軸４の軸方向に予圧を発生させることができる。
そして、このような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リングギヤ１１及びサンギヤ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、一対の歯車）を別途設ける必要がないので、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、このステアリング装置は、低騒音である。
このような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。
また、互いに噛み合うプラネタリギヤ１３とサンギヤ１２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１１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１２、リングギヤ１１、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。

以上、本発明の第１実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、第１弾性部材４１は、入力軸３の軸方向に予圧を発生させる位置に配置されれば、リングギヤ１１と第１軸受３１の内輪３１ａとの間に配置される必要は必ずしもなく、また、第２弾性部材４２は、出力軸４の軸方向に予圧を発生させる位置に配置されれば、サンギヤ１２と第２軸受３２の内輪３２ａとの間に配置される必要は必ずしもない。
また、第１弾性部材４１及び第２弾性部材４２のそれぞれは、ウェーブワッシャで構成される必要は必ずしもなく、皿ばね、コイルばね、あるいはゴム材で構成されていてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るステアリング装置を図４乃至図７を参照して説明する。図４乃至図７において、図１乃至図３に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略することがある。
図４乃至図７に示すステアリング装置は、図１乃至図３に示すステアリング装置と基本構成は同様であるが、出力軸４が、軸方向先端側でラックハウジング５２に対し第１フローティング構造で第４軸受３４によって回転可能に支持されると共に、軸方向略中央部でラックハウジング５２に対し軸方向先端側よりも大きなフローティング量がとれる第２フローティング構造で第３軸受３３によって回転可能に支持されている点で相違している。つまり、図５に示すように、ラック背面予圧機構５０によってラック５１ａに対して予圧を発生させてラック軸５１のラック５１ａを出力軸４のピニオン４ａに矢印Ａ方向の所定の押圧力で噛み合わせたとき、出力軸４に対する力の作用点が第４軸受３４に対して第３軸受３３側にあるピニオン４ａになり、第４軸受３４の部分より第３軸受３３の部分の方がフローティング量を大きくとっているので、出力軸４を第４軸受３４を中心にラック背面側と反対方向（図４及び図５における下方向）に傾斜させる、即ち出力軸４に対し矢印Ｂ方向に回転モーメントを与えることが可能となっている。

ここで、第１フローティング構造は、出力軸４の軸方向先端側において段差部４ｃに続いて形成された小径部４ｄと第４軸受３４の内輪３４ａとの間に小径部４ｄの周囲を囲む環状に形成された第１弾性体６０を配置することにより構成される。これにより、第４軸受３４における第１弾性体６０のところが、出力軸４の傾斜支点となる。
また、第２フローティング構造は、出力軸４の軸方向略中央部４ｂと第３軸受３３の内輪３３ａとの間に出力軸４の周囲を囲む環状に形成された弾性部材６２を配置することにより構成される。そして、出力軸４の軸方向略中央部４ｂと第３軸受３３の内輪３３ａとの間の隙間及び弾性部材６２のそれぞれの大きさは、出力軸４の小径部４ｄと第４軸受３４の内輪３４ａとの間の隙間及び第１弾性体６０のそれぞれの大きさよりも大きく、第２フローティング構造におけるフローティング量は第１フローティング構造におけるフローティング量よりも大きくなっている。このため、出力軸４が第４軸受３４を中心にラック背面側と反対方向（図４及び図５における下方向）に傾斜することが可能となる。

また、第４軸受３４の内輪３４ａと出力軸４の段差部３４ｃとの間には，小径部４ｄの周囲を囲む環状に形成された第２弾性体６１が設けられている。この第２弾性体６１は、出力軸４が第４軸受３４を中心にラック背面側と反対方向（図４及び図５における下方向）に傾斜した際に、出力軸４の段差部３４ｃからの力を受ける機能を有する。
更に、図４乃至図７に示すステアリング装置においては、図１乃至図３に示すステアリング装置と異なり、キャリヤ駆動用ウォーム２５は、キャリヤ駆動用ウォームホイール２１と噛み合う部分が出力軸が傾斜する方向（図４においては下方向）となるように、配置されている。これにより、出力軸４が第４軸受３４を中心にラック背面側と反対方向（図４及び図５における下方向）に傾斜した際に、キャリヤ駆動用ウォームホイール２１とキャリヤ駆動用ウォーム２５との間のバックラッシを抑制することができる。
なお、出力軸４が第４軸受３４を中心にラック背面側と反対方向に傾斜する場合には、出力軸４ばかりではなく、出力軸４に固定された第２軸受３２、キャリヤ１４、キャリヤ駆動用ウォームホイール２１、サンギヤ１２、プラネタリギヤ１３などの出力軸組立体全体（図５における破断線で囲まれた部分）が、第４軸受３４を中心にラック背面側と反対方向に傾斜する。

次に、図４に示すステアリング装置において、入力軸から出力軸に伝達する伝達トルクが無い時（無負荷時）と入力軸から出力軸に伝達する所定の伝達トルクが作用している時（トルク負荷時）との双方における出力軸組立体の挙動について、図６及び図７を参照して説明する。
先ず、入力軸から出力軸に伝達する伝達トルクが無い時（無負荷時）には、図６を参照して、次の（１）式が成立する。
Ｆ_{ｒａｃｋ０}×Ｌ_ｒａｃｋ＞Ｆ_ｉｎ０×Ｌ_ｉｎ＋Ｔ_{ｐｉｎｉｏｎ}・・・（１）
ここで、Ｆ_{ｒａｃｋ０}：無負荷時のラック背面予圧機構によるラックのピニオンに対する押圧力、Ｌ_ｒａｃｋ：出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心からラックとピニオンの噛み合い部までの軸方向長さ、Ｆ_ｉｎ０：無負荷時の第１弾性部材によるプラネタリギヤに発生する調芯力、Ｌ_ｉｎ：出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心からプラネタリギヤとリングギヤの噛み合い部までの軸方向長さ、Ｔ_{ｐｉｎｉｏｎ}：出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心における出力軸をフローティングさせているフローティング構造の戻り剛性である。

このため、ラック背面予圧機構による出力軸組立体に対する回転モーメントが、第１弾性部材によるプラネタリギヤに発生する調芯力による回転モーメントと出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心における出力軸をフローティングさせているフローティング構造の戻り剛性との和を上回る。従って、ラック背面予圧機構５０によってラック５１ａに対して予圧を発生させてラック軸５１のラック５１ａを出力軸４のピニオン４ａに所定の押圧力（Ｆ_{ｒａｃｋ０}）で噛み合わせたとき、出力軸組立体全体は第４軸受３４を中心にラック背面側と反対方向（図６における下方向）に傾斜する。

これにより、出力軸組立体は、キャリヤ駆動用ウォームホイール２１とキャリヤ駆動用ウォーム２５との間のバックラッシを０にする位置でつり合いをとる。この際に、プラネタリギヤ１３とリングギヤ１１との噛み合いはずれるが、その部位については第１弾性部材４１による軸方向の予圧により噛み合い部のずれは矯正される。
また、無負荷時においてラック背面予圧機構５０によってラック５１ａに対して予圧を発生させてラック軸５１のラック５１ａを出力軸４のピニオン４ａに所定の押圧力（Ｆ_{ｒａｃｋ０}）で噛み合わせると、ラック５１ａとピニオン４ａとの間のバックラッシが抑制される。

これにより、１つのラック背面予圧機構５０で、ラック５１ａとピニオン４ａとの間のバックラッシを抑制できるとともに、キャリヤ駆動用ウォームホイール２１とキャリヤ駆動用ウォーム２５との間のバックラッシをも抑制することができる。このため、キャリヤ駆動用ウォームホイール２１とキャリヤ駆動用ウォーム２５との間のバックラッシを抑制する専用の機構が不要となり、部品点数の削減、ユニットの小型化、低コスト化が可能となる。
なお、バックラッシに起因する車両での異音は、伝達機構にトルクがかかっていない時に発生し、この場合において、前述のように、１つのラック背面予圧機構５０で、ラック５１ａとピニオン４ａとの間のバックラッシを抑制するとともに、キャリヤ駆動用ウォームホイール２１とキャリヤ駆動用ウォーム２５との間のバックラッシも抑制しているので、異音の発生を抑えることが可能となる。

次に、入力軸から出力軸に伝達する所定の伝達トルクが作用している時（トルク負荷時）には、次の（２）式が成立する。
Ｆ_ｒａｃｋ×Ｌ_ｒａｃｋ＜Ｆ_ｉｎ×Ｌ_ｉｎ＋Ｔ_{ｐｉｎｉｏｎ}・・・（２）
ここで、Ｆ_ｒａｃｋ：トルク負荷時のラック背面予圧機構によるラックのピニオンに対する押圧力＋負荷トルクによるラックのピニオンに対する押圧力、Ｌ_ｒａｃｋ：出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心からラックとピニオンの噛み合い部までの軸方向長さ、Ｆ_ｉｎ：トルク負荷時の第１弾性部材によるプラネタリギヤに発生する調芯力＋負荷トルクによりプラネタリギヤに発生する調芯力、Ｌ_ｉｎ：出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心からプラネタリギヤとリングギヤの噛み合い部までの軸方向長さ、Ｔ_{ｐｉｎｉｏｎ}：出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心における出力軸をフローティングさせているフローティング構造の戻り剛性である。

このため、トルク負荷時のラック背面予圧機構によるラックのピニオンに対する押圧力と負荷トルクによるラックのピニオンに対する押圧力との和による回転モーメントが、トルク負荷時の第１弾性部材によるプラネタリギヤに発生する調芯力と負荷トルクによりプラネタリギヤに発生する調芯力との和による回転モーメントと出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心における出力軸をフローティングさせているフローティング構造の戻り剛性との和を下回る。従って、トルク負荷時においては、伝達トルクにより出力軸組立体が入力軸３に対して調芯できる。従って、出力軸組立体を傾斜させる機構としても、何ら問題となることはない。

以上、本発明の第２実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、第１フローティング構造は、第４軸受３４を出力軸４の傾斜中心とすることが可能な構造であればよく、出力軸４の軸方向先端側において段差部４３ｃに続いて形成された小径部４３ｄと第４軸受３４の内輪３４ａとの間に小径部３４ｄの周囲を囲む環状に形成された第１弾性体６０を配置することにより構成される場合に限られない。
また、第４軸受３４の内輪３４ａと段差部３４ｃとの間に小径部３４ｄの周囲を囲む環状に形成された第２弾性体６１を設ける必要は必ずしもない。

更に、第２フローティング構造は、出力軸４の軸方向先端側よりも大きなフローティング量がとれる構造であればよく、出力軸４の軸方向略中央部４ｂと第３軸受３３の内輪３３ａとの間に出力軸４の周囲を囲む環状に形成された弾性部材６２を配置することにより構成される場合に限られない。

１ 遊星歯車装置
２ 可変機構
３ 入力軸
４ 出力軸
４ａ ピニオン
４ｂ 軸方向略中央部
４ｃ 段差部
４ｄ 小径部
１１ リングギヤ（ウォームホイール）
１１ａ 傾斜面
１２ サンギヤ（ウォームホイール）
１２ａ 傾斜面
１３ プラネタリギヤ（ウォーム）
１４ キャリヤ
２１ キャリヤ駆動用ウォームホイール
２５ キャリヤ駆動用ウォーム
３１ 第１軸受
３１ａ 内輪
３２ 第２軸受
３２ａ 内輪
３３ 第３軸受
３３ａ 内輪
３４ 第４軸受
３４ａ 内輪
４１ 第１弾性部材
４２ 第２弾性部材
５０ ラック背面予圧機構
５１ ラック軸
５１ａ ラック
５２ ラックハウジング
６０ 第１弾性体（第１フローティング構造）
６１ 第２弾性体
６２ 弾性部材（第２フローティング構造）

Claims (9)

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、該遊星歯車装置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とを備え、前記遊星歯車装置を、入力軸に固定されウォームホイールで構成したリングギヤと、該リングギヤと同心に出力軸に固定されたウォームホイールで構成したサンギヤと、前記リングギヤ及び前記サンギヤに噛み合い前記サンギヤの回りを公転するウォームで構成したプラネタリギヤと、前記リングギヤ及び前記サン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する構成で構成し、前記入力軸を第１軸受によってハウジングに対し回転可能に支持し、前記出力軸を第２軸受によって前記キャリヤに対し回転可能に支持したステアリング装置であって、
   前記リングギヤ及び前記サンギヤのそれぞれが、前記入力軸及び前記出力軸と同軸のウォームホイール軸に対して傾斜する傾斜面に形成された歯部で前記プラネタリギヤの歯部と噛み合うよう構成されると共に、
   前記入力軸の軸方向に予圧を発生させて前記第１軸受の内部隙間及び前記プラネタリギヤと前記リングギヤとの間のバックラッシを抑制する第１弾性部材と、前記出力軸の軸方向に予圧を発生させて前記第２軸受の内部隙間及び前記プラネタリギヤと前記サンギヤとの間のバックラッシを抑制する第２弾性部材とを備えているステアリング装置。
2. 前記第１弾性部材は、前記リングギヤと前記第１軸受の内輪との間に配置されて前記入力軸の軸方向に予圧を発生させるものであり、前記第２弾性部材は、前記サンギヤと前記第２軸受の内輪との間に配置されて前記出力軸の軸方向に予圧を発生させるものである請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材のそれぞれは、ウェーブワッシャ、皿ばね、コイルばね、あるいはゴム材で構成される請求項１又は２に記載のステアリング装置。
4. 前記可変機構は、前記キャリヤに一体的に固定され同心に回転するキャリヤ駆動用ウォームホイールと、該キャリヤ駆動用ウォームホイールと噛み合うキャリヤ駆動用ウォームとを備え、
   前記出力軸は、軸方向先端側でラックハウジングに対し第１フローティング構造で第４軸受によって回転可能に支持されると共に、軸方向略中央部でラックハウジングに対し軸方向先端側よりも大きなフローティング量がとれる第２フローティング構造で第３軸受によって回転可能に支持され、
   前記出力軸の外周の前記第３軸受と前記第４軸受との間にピニオンが形成され、
   前記出力軸と直交して配置され、前記出力軸のピニオンに噛み合うラックを形成したラック軸を設けるとともに、
   前記ラック軸のラックを形成した側と反対側のラック背面側に設けられ、前記ラックに対して予圧を発生させて前記ラック軸のラックを前記出力軸のピニオンに所定の押圧力で噛み合わせ、前記ラックと前記ピニオンとの間のバックラッシを抑制するとともに、前記出力軸を前記第４軸受を中心にラック背面側と反対方向に傾斜させることを可能とするラック背面予圧機構を設け、
   前記キャリヤ駆動用ウォームは、前記キャリヤ駆動用ウォームホイールと噛み合う部分が前記出力軸が傾斜する方向となるように、配置されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のステアリング装置。
5. 前記第１フローティング構造は、前記出力軸の軸方向先端側において段差部に続いて形成された小径部と前記第４軸受の内輪との間に前記小径部の周囲を囲む環状に形成された第１弾性体を配置することにより構成されることを特徴とする請求項４に記載のステアリング装置。
6. 前記第４軸受の内輪と前記段差部との間に前記小径部の周囲を囲む環状に形成された第２弾性体を設けたことを特徴とする請求項５に記載のステアリング装置。
7. 前記第２フローティング構造は、前記出力軸と前記第３軸受の内輪との間に前記出力軸の周囲を囲む環状に形成された弾性部材を配置することにより構成されることを特徴とする請求項４乃至６のうちいずれか一項に記載のステアリング装置。
8. 前記入力軸から前記出力軸に伝達する伝達トルクが無い無負荷時において、次の（１）式が成立することを特徴とする請求項４乃至７のうちいずれか一項に記載のステアリング装置。
   Ｆ_{ｒａｃｋ０}×Ｌ_ｒａｃｋ＞Ｆ_ｉｎ０×Ｌ_ｉｎ＋Ｔ_{ｐｉｎｉｏｎ}・・・（１）
   ここで、Ｆ_{ｒａｃｋ０}：無負荷時のラック背面予圧機構によるラックのピニオンに対する押圧力、Ｌ_ｒａｃｋ：出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心からラックとピニオンの噛み合い部までの軸方向長さ、Ｆ_ｉｎ０：無負荷時の第１弾性部材によるプラネタリギヤに発生する調芯力、Ｌ_ｉｎ：出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心からプラネタリギヤとリングギヤの噛み合い部までの軸方向長さ、Ｔ_{ｐｉｎｉｏｎ}：出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心における出力軸をフローティングさせているフローティング構造の戻り剛性。
9. 前記入力軸から前記出力軸に所定の伝達トルクが伝達するトルク負荷時において、次の（２）式が成立することを特徴とする請求項４乃至７のうちいずれか一項に記載のステアリング装置。
   Ｆ_ｒａｃｋ×Ｌ_ｒａｃｋ＜Ｆ_ｉｎ×Ｌ_ｉｎ＋Ｔ_{ｐｉｎｉｏｎ}・・・（２）
   ここで、Ｆ_ｒａｃｋ：トルク負荷時のラック背面予圧機構によるラックのピニオンに対する押圧力＋負荷トルクによるラックのピニオンに対する押圧力、Ｌ_ｒａｃｋ：出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心からラックとピニオンの噛み合い部までの軸方向長さ、Ｆ_ｉｎ：トルク負荷時の第１弾性部材によるプラネタリギヤに発生する調芯力＋負荷トルクによりプラネタリギヤに発生する調芯力、Ｌ_ｉｎ：出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心からプラネタリギヤとリングギヤの噛み合い部までの軸方向長さ、Ｔ_{ｐｉｎｉｏｎ}：出力軸の傾斜中心となる第４軸受の中心における出力軸をフローティングさせているフローティング構造の戻り剛性。

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