JPWO2020009074A1 - ステアリングホイールの反力付与装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型に構成することができる、ステアリングホイールの反力付与装置の構造を実現する。【解決手段】二段歯車３ａ、３ｂは、ステアリングシャフト１と平行に配置された中間軸９と、該中間軸９に配され、かつ、ステアリングシャフト１のシャフト側歯部４と噛合する第１の歯部１０と、該中間軸９のうちで第１の歯部１０よりも電動モータ２側の部分に配され、かつ、電動モータ２のモータ側歯部８と噛合する第２の歯部１１とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、ステアバイワイヤ方式のステアリングシステムに組み込まれる、ステアリングホイールの反力付与装置に関する。

ステアバイワイヤ方式のステアリングシステムは、ステアリングホイールを有する操舵装置と、該操舵装置に電気的に接続された、１対の操舵輪に舵角を付与するための転舵装置とを備える。前記操舵装置は、ステアリングホイールの操作量を検出するためのセンサをさらに備え、該センサの出力信号に基づいて、転舵装置のアクチュエータを駆動することにより、１対の操舵輪に舵角を付与する。

ステアバイワイヤ方式のステアリングシステムは、ステアリングホイールの操作量に対する操舵輪の舵角を、車両の走行速度などに応じて調節することができるといった利点を有する。特に、操舵装置と転舵装置とが機械的に接続されていない構造では、ステアリングシステムの設計の自由度の向上を図ることができ、かつ、右ハンドル車と左ハンドル車で部品を共通化することができる。

ところで、ステアバイワイヤ方式のステアリングシステムは、ステアリングホイールに対し、電動モータにより操作反力を付与するように構成されている。

特開２００７−５５４５３号公報に記載のステアリングシステムは、電動モータの動力をステアリングシャフトに、減速機構などを介することなく、直接付与するように構成されている。このようなダイレクトドライブ方式の構造では、電動モータが大型化するといった問題が生じる。

これに対し、特開２００９−７３３３４号公報に記載のステアリングシステムは、１対の電動モータの出力軸をステアリングシャフトと平行に配置し、電動モータのそれぞれの動力を、二段歯車を介してステアリングシャフトに付与するように構成されている。具体的には、二段歯車のそれぞれの大径側歯部を、電動モータの出力軸に配したモータ側歯部に噛合させ、かつ、二段歯車のそれぞれの小径側歯部を、ステアリングシャフトに配したシャフト側歯部に噛合させている。

特開２００７−５５４５３号公報 特開２００９−７３３３４号公報

特開２００９−７３３３４号公報に記載のステアリングシステムでは、１対の電動モータの出力軸をステアリングシャフトと平行に配置しているため、ステアリングシャフトの周囲に体積が嵩む電動モータが配置されることになり、ステアリングホイールに操作反力を付与する反力付与装置が全体として大型化するといった問題が生じる。

本発明は、上述のような事情に鑑みて、小型に構成することができる、ステアリングホイールの反力付与装置の構造を実現することを目的としている。

本発明のステアリングホイールの反力付与装置は、ステアリングシャフトと、電動モータと、少なくとも1個の二段歯車とを備える。
前記ステアリングシャフトは、シャフト側歯部を有する。
前記電動モータは、前記ステアリングシャフトと同軸に配置された出力軸と、該出力軸の先端部に配されたモータ側歯部とを有する。
前記少なくとも1個の二段歯車は、前記ステアリングシャフトと平行に配置された中間軸と、該中間軸に配され、かつ、前記シャフト側歯部と噛合する第１の歯部と、該中間軸のうちで該第１の歯部よりも前記電動モータ側の部分に配され、かつ、前記モータ側歯部と噛合する第２の歯部とを有する。

前記少なくとも1個の二段歯車は、複数個の二段歯車により構成されることが好ましく、３個の二段歯車により構成されることがより好ましい。ただし、前記少なくとも1個の二段歯車を、２個または４個以上の二段歯車により構成することもできるし、１個の二段歯車により構成することもできる。

本発明のステアリングホイールの反力付与装置は、前記少なくとも1個の二段歯車を、前記ステアリングシャフトの径方向に関して内側に向けて付勢する付勢機構をさらに備えたものとすることができる。なお、前記少なくとも1個の二段歯車が、前記複数個の二段歯車により構成されている場合には、該複数個の二段歯車のうちの少なくとも１個の二段歯車に関して、前記付勢機構を備えることができる。

前記中間軸をトーションバーとし、前記少なくとも1個の二段歯車によりトルクを伝達していない状態において、前記中間軸に捩れ方向の弾力を発揮させることができる。この場合、前記少なくとも1個の二段歯車は、前記第１の歯部と前記第２の歯部とが所定角度以上相対回転することを阻止するストッパ機構をさらに有することができる。なお、前記少なくとも1個の二段歯車が、前記複数個の二段歯車により構成されている場合には、該複数個の二段歯車のうちの少なくとも１個の二段歯車の前記中間軸をトーションバーとし、前記少なくとも1個の二段歯車によりトルクを伝達していない状態において、前記中間軸に捩れ方向の弾力を発揮させる。

前記ステアリングシャフトと前記出力軸との軸合わせを行う軸合わせ部をさらに備えることが好ましい。

前記軸合わせ部は、前記ステアリングシャフトと前記出力軸とのうちの一方に備えられた凹部と、前記ステアリングシャフトと前記出力軸とのうちの他方に備えられ、かつ、前記凹部の内径側に配置された凸部と、前記凹部の内周面と前記凸部の外周面との間に、径方向に関するがたつきなく配置されたスリーブとを備えることができる。

あるいは、前記軸合わせ部は、前記ステアリングシャフトと前記出力軸とのうちの一方に備えられた凹部と、前記ステアリングシャフトと前記出力軸とのうちの他方に備えられ、かつ、前記凹部の内径側に配置された凸部と、前記凹部の内周面と前記凸部の外周面との間に、転動自在に配置された複数個の転動体とを備えることができる。

あるいは、前記軸合わせ部は、前記ステアリングシャフトと前記出力軸とのうちの一方に備えられた凹部と、前記ステアリングシャフトと前記出力軸とのうちの他方に備えられ、前記凹部に径方向に関するがたつきなく、かつ、相対回転を可能に内嵌された凸部とを備えることができる。

本発明のステアリングホイールの反力付与装置によれば、電動モータの出力軸をステアリングシャフトと同軸に配置しているため、装置全体として小型化することができる。

図１は、本発明の実施の形態の第１例に係るステアリングホイールの反力付与装置を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態の第１例に係るステアリングホイールの反力付与装置について、減速機構を取り出して示す斜視図である。 図３は、図２の左側から見た端面図である。 図４は、本発明の実施の形態の第１例に係るステアリングホイールの反力付与装置を示す、要部拡大断面図である。 図５は、本発明の実施の形態の第２例に係るステアリングホイールの反力付与装置について、二段歯車を取り出して示す斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態の第２例に係るステアリングホイールの反力付与装置について、二段歯車を取り出して示す断面図である。 図７は、図６のＸ−Ｘ断面図である。 図８は、本発明の実施の形態の第３例に係るステアリングホイールの反力付与装置を示す、要部拡大断面図である。 図９は、本発明の実施の形態の第３例に係るステアリングホイールの反力付与装置について、ステアリングシャフトと、電動モータの出力軸と、スリーブとを取り出して示す、分解斜視図である。 図１０は、本発明の実施の形態の第４例に係るステアリングホイールの反力付与装置を示す、要部拡大断面図である。 図１１は、本発明の実施の形態の第５例に係るステアリングホイールの反力付与装置を示す、要部拡大断面図である。 図１２は、本発明の実施の形態の第６例に係るステアリングホイールの反力付与装置を示す、要部拡大断面図である。

［実施の形態の第１例］
図１〜図４は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例のステアリングホイールの反力付与装置は、ステアリングシャフト１と、電動モータ２と、３個の二段歯車３ａ、３ｂとを備える。

ステアリングシャフト１は、シャフト側歯部４を有する。本例では、シャフト側歯部４は、ステアリングシャフト１の先端部（前端部。図１、図２および図４の右端部）に備えられている。シャフト側歯部４は、ステアリングシャフト１と同軸に配置されており、該ステアリングシャフト１と一体的に回転する。シャフト側歯部４は、所定のピッチ円直径および所定の歯数を有する。なお、ステアリングシャフト１は、車体に対し支持されたステアリングコラム５の内径側に、転がり軸受６を介して回転自在に支持されている。ステアリングコラム５の後端部よりも後方に突出した、ステアリングシャフト１の後端部（図１の左端部）には、図示しないステアリングホイールが取り付けられる。

電動モータ２は、ステアリングシャフト１と同軸に配置された出力軸７と、該出力軸７の先端部（後端部）に配されたモータ側歯部８とを有する。モータ側歯部８は、出力軸７と同軸に配置されており、該出力軸７と一体的に回転する。また、モータ側歯部８は、シャフト側歯部４のピッチ円直径よりも小さいピッチ円直径を有し、かつ、シャフト側歯部４の歯数よりも少ない歯数を有する。

二段歯車３ａ、３ｂのそれぞれは、中間軸９と、第１の歯部１０と、第２の歯部１１とを有する。中間軸９は、ステアリングシャフト１の径方向に関して該ステアリングシャフト１の外方に、該ステアリングシャフト１と平行に配置されている。第１の歯部１０は、中間軸９の軸方向に関してステアリングシャフト１側の部分（後側部分）の周囲に、中間軸９を中心とする回転を自在に配され、かつ、ステアリングシャフト１のシャフト側歯部４と噛合する。第1の歯部１０は、所定のピッチ円直径および歯数を有する。第２の歯部１１は、中間軸９の軸方向に関して電動モータ２側の部分（前側部分）の周囲に、第１の歯部１０と同期して回転するように配され、かつ、電動モータ２のモータ側歯部８と噛合する。第２の歯部１１は、第１の歯部１０のピッチ円直径よりも大きいピッチ円直径を有し、かつ、第１の歯部１０の歯数よりも多い歯数を有する。

本例では、ステアリングシャフト１のシャフト側歯部４と、第１の歯部１０および第２の歯部１１を有する二段歯車３ａ、３ｂと、電動モータ２のモータ側歯部８とにより、電動モータ２の動力を減速してステアリングシャフト１に伝達するための減速機構１２を構成している。なお、ステアリングシャフト１と電動モータ２の出力軸７との間の減速比は、３以上６以下であることが好ましい。

本例では、減速機構１２を、ハウジング１３内に収納している。ハウジング１３は、前方に配置された前側ハウジング素子１４と、後方に配置された後側ハウジング素子１５とを、ボルト１６により結合固定してなる。前側ハウジング素子１４には、電動モータ２が支持固定されており、後側ハウジング素子１５は、ステアリングコラム５の前端部に支持固定されている。

本例のステアリングホイールの反力付与装置は、二段歯車３ａ、３ｂのうちの１個の二段歯車３ａを、ステアリングシャフト１の径方向に関して内側に向けて弾性的に付勢する付勢機構１７をさらに備える。

本例では、３個の二段歯車３ａ、３ｂは、ステアリングシャフト１および電動モータ２の出力軸７の周囲に円周方向に関して不等間隔に設置されている。具体的には、ステアリングシャフト１の中心軸Ｏ_１および付勢機構１７により付勢される二段歯車３ａの中心軸Ｏ_ａに直交する仮想直線αと、ステアリングシャフト１の中心軸Ｏ_１および付勢機構１７により付勢されない二段歯車３ｂの中心軸Ｏ_ｂに直交する仮想直線βとのなす角度θが、仮想直線β同士のなす角度φよりも小さくなっている（θ＜φ）。ただし、３個の二段歯車３ａ、３ｂを、ステアリングシャフト１および電動モータ２の出力軸７の周囲に円周方向に関して等間隔に設置することもできる。二段歯車を複数個備える場合、二段歯車同士の円周方向に関する間隔は、二段歯車の総数、第１の歯部の歯数および第２の歯部の歯数に応じて決定される。

本例では、二段歯車３ａ、３ｂのそれぞれは、中間軸９を構成する軸部材１８と、筒形状を有する筒部材１９と、１対の転がり軸受２０ａ、２０ｂとを備える。軸部材１８は、軸方向中間部の大径部２１と、該大径部２１の軸方向両端部から軸方向に突出し、かつ、矩形の断面形状を有する１対の平板部２２とを有する。筒部材１９は、軸方向中間部に径方向外方に突出したフランジ部２３を備え、かつ、軸方向に関してフランジ部２３よりもステアリングシャフト１側の外周面に形成された第１の歯部１０と、フランジ部２３の外周面に形成された第２の歯部１１とを有する。

二段歯車３ａ、３ｂのそれぞれは、軸部材１８の大径部２１の外周面の軸方向両端部と、筒部材１９の内周面の軸方向両端部との間に転がり軸受２０ａ、２０ｂをそれぞれ設置して、軸部材１８の軸方向中間部の周囲に筒部材１９を回転自在に支持することにより構成されている。図示の例では、転がり軸受２０ａ、２０ｂとして、深溝玉軸受を使用しているが、円筒ころ軸受や円すいころ軸受、滑り軸受などを使用することもできる。また、筒部材１９は、全体を一体に構成されているが、第１の歯部１０を有する第１の部材と、第２の歯部１１とを有する第２の部材とを相対回転不能に結合することにより構成することもできる。

二段歯車３ａ、３ｂのうち、付勢機構１７により付勢される１個の二段歯車３ａは、中間軸９の軸方向両端部（平板部２２）をハウジング１３の内側に、ステアリングシャフト１の径方向に関する変位を可能に支持されている。

本例では、二段歯車３ａは、軸部材１８の平板部２２のそれぞれを径方向に貫通する貫通孔２４を有する。

また、ハウジング１３は、１対のガイド孔２５と、１対のねじ孔２６と、１対の円孔２７とを有する。１対のガイド孔２５は、互いに対向する、前側ハウジング素子１４の後側面と後側ハウジング素子１５の前側面との互いに整合する部分、すなわちステアリングシャフト１の径方向および円周方向に関する位置が一致する部分に形成されている。ガイド孔２５は、ステアリングシャフト１の径方向に一致する方向の長径と、該ステアリングシャフト１の径方向（該長径の方向）および軸部材１８の軸方向に直交する方向の短径とを有する長円形の断面形状を備える。１対のねじ孔２６は、前側ハウジング素子１４および後側ハウジング素子１５の外周面とガイド孔２５の内周面とを、ステアリングシャフト１の径方向に連通するように形成されている。１対の円孔２７は、前側ハウジング素子１４および後側ハウジング素子１５の内周面とガイド孔２５の内周面とを、ステアリングシャフト１の径方向に連通するように形成されている。

二段歯車３ａは、平板部２２をガイド孔２５の内側に、支持部材２８を用いて、ステアリングシャフト１の径方向に関する変位を可能に支持している。支持部材２８は、軸部２９と、軸部２９の基端部（図４の上端部）に形成された頭部３０と、該頭部３０の外周面に形成された雄ねじ部３１とを有する。支持部材２８は、軸部２９の先端部を円孔２７に挿入し、軸部２９の中間部を、ガイド孔２５の内側に挿入された平板部２２の貫通孔２４に、がたつきなく、かつ、支持部材２８の軸方向に関する相対変位を可能に挿通するとともに、雄ねじ部３１をねじ孔２６に螺合している。これにより、二段歯車３ａを、ステアリングシャフト１の径方向に関する変位を可能に支持している。

本例では、支持部材２８の頭部３０の座面３２と、該座面３２に対向する、二段歯車３ａの平板部２２の平坦面との間に、弾性部材３３を挟持し、該弾性部材３３の弾力により、二段歯車３ａを、ステアリングシャフト１の径方向に関して内側に弾性的に付勢している。これにより、第１の歯部１０をシャフト側歯部４に向けて弾性的に付勢し、かつ、第２の歯部１１をモータ側歯部８に向けて弾性的に付勢している。すなわち、本例では、弾性部材３３により、付勢機構１７が構成されている。弾性部材３３は、たとえば、捩りコイルばねや円筒形状を有するゴムなどにより構成される。

二段歯車３ａ、３ｂのうち、付勢機構１７により付勢されない２個の二段歯車３ｂは、中間軸９の軸方向両端部をハウジング１３の内側に支持固定している。具体的には、本例では、前側ハウジング素子１４の後側面と後側ハウジング素子１５の前側面との互いに整合する部分に矩形孔が形成され、かつ、二段歯車３ｂの平板部２２が該矩形孔にがたつきなく挿入または圧入されている。

本例のステアリングホイールの反力付与装置は、運転者によりステアリングホイールが操作されると、電動モータ２の出力軸７を回転駆動する。出力軸７の回転トルクは、減速機構１２により増大され、ステアリングシャフト１に伝達され、該ステアリングシャフト１を介して、ステアリングホイールに操作反力が付与される。なお、ステアリングホイールに付与する操作反力の大きさは、センサにより取得した、ステアリングホイールの操舵角やステアリングシャフト１が伝達するトルクなどに応じて決定される。

本例のステアリングホイールの反力付与装置では、ステアリングシャフト１と、ステアリングホイールに付与する操作反力の発生源である電動モータ２の出力軸７とを同軸に配置している。したがって、本例のステアリングホイールの反力付与装置は、特開２００９−７３３３４号公報に記載の構造のように、１対の電動モータをステアリングシャフトの周囲に配置した構造と比較して、装置全体として小型に構成することができる。

本例では、電動モータ２の動力を、モータ側歯部８と二段歯車３ａ、３ｂとシャフト側歯部４とからなる減速機構１２により減速してステアリングシャフト１に付与するようにしている。このため、本例のステアリングホイールの反力付与装置では、特開２００７−５５４５３号公報に記載の構造のように、電動モータの動力をステアリングシャフトに直接付与するダイレクトドライブ方式の構造と比較して、電動モータを小型化でき、かつ、電動モータ２として、汎用品を使用することができる。

本例のステアリングホイールの反力付与装置は、電動モータ２の出力軸７のモータ側歯部８とステアリングシャフト１のシャフト側歯部４との間で動力を伝達する、二段歯車３ａ、３ｂを３個備える。すなわち、電動モータ２の動力を、３個の二段歯車３ａ、３ｂに分散してステアリングシャフト１に伝達することができる。したがって、二段歯車を１個だけ備える構造と比較して、二段歯車３ａ、３ｂの１個当たりが伝達するトルクを小さく抑えることができ、その分だけ二段歯車３ａ、３ｂの外径寸法を小さく抑える（二段歯車３ａ、３ｂを構成する歯部を小さくする）ことができる。このため、二段歯車を１個だけ備える構造と比較して、電動モータ２の動力を減速してステアリングシャフト１に伝達する減速機構１２の小型化することができる。

さらに、本例では、二段歯車３ａ、３ｂのうちの１個の二段歯車３ａを、付勢機構１７により、ステアリングシャフト１の径方向に関して内側に向けて弾性的に付勢している。これにより、二段歯車３ａの第１の歯部１０とステアリングシャフト１のシャフト側歯部４との噛合部、および、二段歯車３ａの第２の歯部１１と電動モータ２のモータ側歯部８との噛合部のバックラッシュを抑えている。したがって、ステアリングシャフト１を回転させ始める際やステアリングシャフト１の回転方向を変える際に、前記噛合部で歯打ち音が発生するのを防止することができる。

なお、本例では、付勢機構１７により１個の二段歯車３ａを付勢すると、この二段歯車３ａによりステアリングシャフト１および電動モータ２の出力軸７が、付勢機構１７により付勢されない２個の二段歯車３ｂの円周方向中間部に向けて付勢される。これにより、二段歯車３ｂの第１の歯部１０とステアリングシャフト１のシャフト側歯部４との噛合部、および、二段歯車３ｂの第２の歯部１１と電動モータ２のモータ側歯部８との噛合部についてもバックラッシュを抑えることができる。

なお、本例のステアリングホイールの反力付与装置は、二段歯車３ａ、３ｂを３個備えるが、本発明のステアリングホイールの反力付与装置は、電動モータとステアリングシャフトとの間で伝達される動力の大きさなどによっては、二段歯車を１個だけ備えるように構成することもできる。あるいは、本発明のステアリングホイールの反力付与装置は、二段歯車を、２個もしくは４個以上備えるように構成することもできる。

また、本例のステアリングホイールの反力付与装置は、３個の二段歯車３ａ、３ｂのうちの１個の二段歯車３ａに関してのみ、該二段歯車３ａを、ステアリングシャフト１の径方向に関して内側に向けて弾性的に付勢する付勢機構１７を備える。ステアリングシャフト１を回転させ始める際やステアリングシャフト１の回転方向を変える際に、噛合部での歯打ち音の発生を防止する面からは、本例のように、１個の二段歯車３ａに関してのみ、付勢機構１７を備えれば足りる。ただし、複数個の二段歯車を備える場合、２個以上またはすべての二段歯車に関して、該二段歯車をステアリングシャフトの径方向に関して内側に弾性的に付勢する付勢機構を備えることもできる。

［実施の形態の第２例］
図５〜図７は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例では、噛合部に存在するバックラッシュを抑えて、ステアリングシャフト１を回転させ始める際やステアリングシャフト１（図１参照）の回転方向を変える際に、歯打ち音の発生を防止する構造が、実施の形態の第１例に係るステアリングホイールの反力付与装置と異なる。

複数個の二段歯車３ｃのうち、歯打ち音の発生を防止するための構造を有する二段歯車３ｃは、第１の部材３４と第２の部材３５とを、トーションバーである中間軸９ａにより、相対回転可能に連結することにより構成されている。

第１の部材３４は、段付円筒形状を有し、ステアリングシャフト１側（後側。図５および図６の左側）の第１の小径筒部３６と電動モータ２側（前側。図５および図６の右側）の第１の大径筒部３７とを、ステアリングシャフト１側に向かうほど小さくなる外径寸法を有する円すい筒部３８により接続してなる。

第１の小径筒部３６は、径方向反対側２箇所位置に、互いに同軸の円孔３９ａを有する。

第１の大径筒部３７は、後側部外周面に、ステアリングシャフト１のシャフト側歯部４と噛合する第１の歯部１０を有し、かつ、中間部外周面に、径方向外方に突出した内径側凸部４０を円周方向に関して等間隔に配置してなる雄ストッパ部４１を有する。さらに、第１の大径筒部３７は、前側部外周面に、軸方向に関して変化しない外径寸法を有する内径側円筒面部４２を備える。内径側円筒面部４２は、雄ストッパ部４１の歯底円直径よりも小さい外径を有し、かつ、雄ストッパ部４１は、シャフト側歯部４の歯底円直径よりも小さい歯先円直径を有する。さらに、第１の大径筒部３７は、前端部を除き、軸方向に関して内径が変化しない単一円筒面状の内周面を有する。

第２の部材３５は、電動モータ２側の第２の小径筒部４３とステアリングシャフト１側の第２の大径筒部４４とを、略円輪形状を有する側板部４５により接続してなる。

第２の小径筒部４３は、径方向反対側２箇所位置に、互いに同軸の円孔３９ｂを有する。

第２の大径筒部４４は、軸方向中間部に、径方向外方に突出したフランジ部２３ａを有し、かつ、フランジ部２３ａの外周面に、電動モータ２のモータ側歯部８と噛合する第２の歯部１１を有する。また、第２の大径筒部４４は、前側部内周面に、軸方向に関して変化しない内径寸法を有する外径側円筒面部４６を有し、かつ、後側部内周面に、径方向内方に突出した外径側凸部４７を円周方向に関して等間隔に配置してなる雌ストッパ部４８を有する。外径側円筒面部４６は、雌ストッパ部４８の歯先円直径よりも小さい内径を有する。

中間軸９ａは、捩れ変形しやすいトーションバーであり、軸方向両端部に、径方向に貫通する貫通孔２４ａを有する。

第１の部材３４と第２の部材３５とは、内径側円筒面部４２に外径側円筒面部４６を、円筒形状を有するカラー４９を介して相対回転可能に外嵌し、かつ、雄ストッパ部４１の内径側凸部４０と雌ストッパ部４８の外径側凸部４７とを円周方向に関するに若干の相対変位を可能に交互に配置することに組み合わされる。なお、カラー４９は、内径側円筒面部４２および外径側円筒面部４６に対する摺動抵抗が小さい材料により構成される。あるいは、カラー４９の代わりに、内径側円筒面部４２と外径側円筒面部４６との間に、ラジアルニードル軸受を配することもできる。また、第１の部材３４と第２の部材３５とを組み合わせた状態で、雄ストッパ部４１の内径側凸部４０の円周方向側面と雌ストッパ部４８の外径側凸部４７の円周方向側面との間には、隙間が存在する。

中間軸９ａの軸方向両端部は、第１の部材３４の第１の小径筒部３６の内径側および第２の部材３５の第２の小径筒部４３の内径側に挿入されており、かつ、結合ピン５０が、貫通孔２４ａと円孔３９ａ、３９ｂとに掛け渡すように挿入または圧入されている。これにより、第１の部材３４と第２の部材３５とを若干の相対回転を可能に結合している。

二段歯車３ｃは、該二段歯車３ｃによりトルクを伝達していない状態において、中間軸９ａが捩れ方向の弾力を発揮している。換言すれば、二段歯車３ｃによりトルクを伝達していない状態において、中間軸９ａに捩れ方向の弾性が付与されている。具体的には、本例では、二段歯車３ｃは、トーションバーである中間軸９ｃを捩れ方向に弾性変形させた状態で、第１の歯部１０をシャフト側歯部４に噛合させ、第２の歯部１１をモータ側歯部８に噛合させている。

このため、シャフト側歯部４の歯面と第１の歯部１０の歯面とが弾性的に当接し、かつ、モータ側歯部８の歯面と第２の歯部１１の歯面とが弾性的に当接する。これにより、噛合部でのバックラッシュを抑えることができる。

また、本例では、第１の部材３４の雄ストッパ部４１と第２の部材３５の雌ストッパ部４８とを円周方向の隙間を介して係合させることにより、第１の部材３４と第２の部材３５とが過度に相対回転するのを防止している。すなわち、本例では、雄ストッパ部４１と雌ストッパ部４８との係合部により、第１の歯部１０と第２の歯部１１とが所定角度以上相対回転するのを阻止するストッパ機構５２を構成している。このようなストッパ機構５２により、トーションバーである中間軸９ａが、捩れ方向に過度に変形することを防止している。

なお、ストッパ機構５２は、本例のように、雄ストッパ部４１と雌ストッパ部４８とを係合させる構造以外にも、たとえば、第１の部材の前端面の周方向に離隔した２箇所位置に配置された第１の凸部と、第２の部材の後端面のうち、周方向に関して第１の凸部の間に配置された第２の凸部との係合により、第１の部材と第２の部材とが過度に相対回転するのを防止する構造、その他の適用可能な公知の構造により構成することができる。その他の部分の構成および作用効果は、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８および図９は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例のステアリングホイールの反力付与装置は、ステアリングシャフト１ａと、電動モータ２ａの出力軸７ａとが同軸に配置されるように軸合わせを行うための軸合わせ部５３を備える。本例の軸合わせ部５３は、凹部５４と、凸部５５と、スリーブ５６とを備える。

凹部５４は、出力軸７ａの先端面に、軸方向に関してステアリングシャフト１ａから離れる方向に凹むように形成されている。凸部５５は、ステアリングシャフト１ａの先端部に備えられ、かつ、凹部５４の内径側に該凹部５４と同軸に配置されている。スリーブ５６は、含油メタルなど、ステアリングシャフト１ａを構成する材料および出力軸７ａを構成する材料に対する摩擦係数が小さい材料により構成されている。スリーブ５６は、凹部５４の内周面と凸部５５の外周面との間に、径方向に関するがたつきなく、かつ、ステアリングシャフト１ａと出力軸７ａとのうちの少なくとも一方に対する相対回転を自在に配置されている。

本例のステアリングホイールの反力付与装置は、軸合わせ部５３を備える。このため、本例のように、後側ハウジング素子１５にステアリングシャフト１ａを、ステアリングコラム５および転がり軸受６を介して支持するとともに、前側ハウジング素子１４に電動モータ２ａの出力軸７ａを支持した構造においても、ステアリングシャフト１ａと出力軸7ａとの同軸性を良好に確保することができる。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例および第２例と同様である。

［実施の形態の第４例］
図１０は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例のステアリングホイールの反力付与装置の軸合わせ部５３ａは、ステアリングシャフト１ｂの先端面に備えられた凹部５４ａと、電動モータ２ｂの出力軸７ｂの先端部に備えられた凸部５５ａと、凹部５４ａの内周面と凸部５５ｂの外周面との間に配置されたスリーブ５６とを備える。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例〜第３例と同様である。

［実施の形態の第５例］
図１１は、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例のステアリングホイールの反力付与装置の軸合わせ部５３ｂは、電動モータ２ａの出力軸７ａの先端面に備えられた凹部５４の内周面と、ステアリングシャフト１ａの先端部に備えられた凸部５５の外周面との間に、保持器５７により保持された複数個の転動体５８を転動自在に配置してなる。換言すれば、本例の軸合わせ部５３ｂは、出力軸７ａの凹部５４の内周面とステアリングシャフト１ａの凸部５５の外周面との間に、実施の形態の第３例の軸合わせ部５３のスリーブ５６に代えて、保持器５７と複数個の転動体５８とからなるラジアルニードル軸受を配置してなる。

本例のステアリングホイールの反力付与装置によれば、前述した実施の形態の第３例のステアリングホイールの反力付与装置と比較して、ステアリングシャフト１ａと出力軸７ａとが相対回転する際の抵抗を小さくすることができる。なお、本例では、転動体５８として、ニードルを使用しているが、玉やころを使用することもできる。また、ステアリングシャフトの先端面に備えられた凹部の内周面と、電動モータの出力軸の先端部に備えられた凸部の外周面との間に、保持器により保持された複数個の転動体を転動自在に配置することにより、軸合わせ部を構成することもできる。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例および第３例と同様である。

［実施の形態の第６例］
図１２は、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例のステアリングホイールの反力付与装置の軸合わせ部５３ｃは、電動モータ２ｃの出力軸７ｃの先端面に備えられた凹部５４ｂと、ステアリングシャフト１ｃの先端部に備えられた凸部５５ｂとを、径方向に関するがたつきなく、かつ、相対回転を可能に嵌合させてなる。換言すれば、本例の軸合わせ部５３ｃは、出力軸７ｃの凹部５４ｂとステアリングシャフト１ｃの凸部５５ｂとをインロー嵌合することにより構成されている。

本例のステアリングホイールの反力付与装置によれば、前述した実施の形態の第３例のステアリングホイールの反力付与装置と比較して、部品点数を削減することができる。なお、ステアリングシャフトの先端面に備えられた凹部と、電動モータの出力軸の先端部に備えられた凸部とを、径方向に関するがたつきなく、かつ、相対回転を可能に嵌合させることにより、軸合わせ部を構成することもできる。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例および第３例と同様である。

なお、上述した実施の形態の第１例〜第６例は、矛盾を生じない限り、適宜組み合わせて実施することができる。具体的には、たとえば、実施の形態の第１例の構造と第２例の構造とを組み合わせて実施することもできるし、実施の形態の第５例および第６例の構造を、実施の形態の第２例および第４例に適用することも可能である。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ ステアリングシャフト
２、２ａ、２ｂ、２ｃ 電動モータ
３ａ、３ｂ、３ｃ 二段歯車
４ シャフト側歯部
５ ステアリングコラム
６ 転がり軸受
７、７ａ、７ｂ、７ｃ 出力軸
８ モータ側歯部
９ 中間軸
１０ 第１の歯部
１１ 第２の歯部
１２ 減速機構
１３ ハウジング
１４ 前側ハウジング素子
１５ 後側ハウジング素子
１６ ボルト
１７ 付勢機構
１８ 軸部材
１９ 筒部材
２０ａ、２０ｂ 転がり軸受
２１ 大径部
２２ 平板部
２３、２３ａ フランジ部
２４、２４ａ 貫通孔
２５ ガイド孔
２６ ねじ孔
２７ 円孔
２８ 支持部材
２９ 軸部
３０ 頭部
３１ 雄ねじ部
３２ 座面
３３ 弾性部材
３４ 第１の部材
３５ 第２の部材
３６ 第１の小径筒部
３７ 第１の大径筒部
３８ 円すい筒部
３９ａ、３９ｂ 円孔
４０ 内径側凸部
４１ 雄ストッパ部
４２ 内径側円筒面部
４３ 第２の小径筒部
４４ 第２の大径筒部
４５ 側板部
４６ 外径側円筒面部
４７ 外径側凸部
４８ 雌ストッパ部
４９ カラー
５０ 結合ピン
５１ａ、５１ｂ 転がり軸受
５２ ストッパ機構
５３、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ 軸合わせ部
５４、５４ａ、５４ｂ 凹部
５５、５５ａ、５５ｂ 凸部
５６ スリーブ
５７ 保持器
５８ 転動体

Claims (9)

1. シャフト側歯部を有するステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトと同軸に配置された出力軸と、該出力軸の先端部に配されたモータ側歯部とを有する電動モータと、
   前記ステアリングシャフトと平行に配置された中間軸と、該中間軸に配され、かつ、前記シャフト側歯部と噛合する第１の歯部と、該中間軸のうちで該第１の歯部よりも前記電動モータ側の部分に配され、かつ、前記モータ側歯部と噛合する第２の歯部とを有する、少なくとも1個の二段歯車と、
   を備える、ステアリングホイールの反力付与装置。
2. 前記少なくとも１個の二段歯車は、複数個の二段歯車により構成される、請求項１に記載のステアリングホイールの反力付与装置。
3. 前記少なくとも1個の二段歯車を、前記ステアリングシャフトの径方向に関して内側に向けて付勢する付勢機構をさらに備える、請求項１または２に記載のステアリングホイールの反力付与装置。
4. 前記中間軸がトーションバーであり、
   前記少なくとも1個の二段歯車によりトルクを伝達していない状態において、前記中間軸が捩れ方向の弾力を発揮している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のステアリングホイールの反力付与装置。
5. 前記少なくとも1個の二段歯車が、前記第１の歯部と前記第２の歯部とが所定角度以上相対回転することを阻止するストッパ機構をさらに有する、請求項４に記載のステアリングホイールの反力付与装置。
6. 前記ステアリングシャフトと前記出力軸との軸合わせを行う軸合わせ部をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のステアリングホイールの反力付与装置。
7. 前記軸合わせ部は、前記ステアリングシャフトと前記出力軸とのうちの一方に備えられた凹部と、前記ステアリングシャフトと前記出力軸とのうちの他方に備えられ、かつ、前記凹部の内径側に配置された凸部と、前記凹部の内周面と前記凸部の外周面との間に、径方向に関するがたつきなく配置されたスリーブとを備える、請求項６に記載のステアリングホイールの反力付与装置。
8. 前記軸合わせ部は、前記ステアリングシャフトと前記出力軸とのうちの一方に備えられた凹部と、前記ステアリングシャフトと前記出力軸とのうちの他方に備えられ、かつ、前記凹部の内径側に配置された凸部と、前記凹部の内周面と前記凸部の外周面との間に、転動自在に配置された複数個の転動体とを備える、請求項６に記載のステアリングホイールの反力付与装置。
9. 前記軸合わせ部は、前記ステアリングシャフトと前記出力軸とのうちの一方に備えられた凹部と、前記ステアリングシャフトと前記出力軸とのうちの他方に備えられ、前記凹部に径方向に関するがたつきなく、かつ、相対回転を可能に内嵌された凸部とを備える、請求項６に記載のステアリングホイールの反力付与装置。

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