WO2006046675A1

WO2006046675A1 - タイロッド連結バーを囲む回転部材にアシストパワーを付与する車輌用電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: WO2006046675A1
Application number: PCT/JP2005/019842
Authority: WO
Inventors: Nobuyoshi Sugitani
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2006-05-04
Also published as: US7736256B2; KR20090005249A; JP4241572B2; CN101044051A; EP1813506B1; EP1813506A4; KR100895592B1; KR20070057258A; US20070249453A1; DE602005023765D1; EP1813506A1; JP2006117182A; CN101044051B

Abstract

操舵輪の操舵角の制御は、車輌挙動制御装置の発動により操舵輪の操舵角が変更される場合を除き、基本的に運転者によるステアリングホイールの回動に委ねられ、アシストパワーは単にステアリングホイールの回動に要するトルクを低減する電動式パワーステアリング装置を、直線運動可能に支持されたタイロッド連結バーと、その周りに設けられた回転部材と、これをステアリングシャフトの回転により回転させる回転変換装置と、該回転部材の回転をタイロッド連結バーの直線運動に変換する回転−直線運動変換装置と、前記回転部材に回転力を付与するパワーアシスト用の電動機とにより構成する。

Description

タイロッド連結バーを囲む回転部材にアシストパワーを付与する

車輛用電動式パワーステアリング装置

技術分野

本発明は、車輛のパワーステアリング装置に係り、更に詳細には電動式のパワーステアリング装置に係る。明田

背景技術

自動車等の車輛の電動式パワーステアリング装置の一つとして、両端にて左右のタイ口ッドに枢着された直線運動および回転運動が可能なタイ口ッド連結バーの一部にねじを設け、該ねじと係合するねじナツトをステアリングシャフトの回転により回転駆動することによりステアリングシャフトの回動に応じてタイロッド連結バーを左右に軸線方向運動させると共に、タイロッド連結バーの一部にスプラインを設け、該スプラインに係合するスプラインナツトを電動機により選択的に駆動し、電動機の駆動力によりスプラインナツトを介してタイロッド連結バーが回転されるとき、それによつてタイ口ッド連結バーがそのねじ部にて前記ねじナツトにより軸線方向に駆動されるようにしたものが、日本特許登録 2 6 9 0 2 3 0号公報（特開平 5 - 1 2 4 5 2 4 ) に記載されている。

発明の開示

上記の公知例に於ける如く、電動機による操舵アシスト力がねじ部を介してタイロッド連結バーを駆動する力に変換されるようになつているパワーステアリング構造では、操舵アシスト力の大きさと操舵角の大きさとが定まった関係に関連付けられてしまう。

本発明は、アシストパワーは単にステアリングホイールの回動に要するトルクを低減し、操舵輪の操舵角の制御は、車輛挙動制御装置の発動により操舵輪の操舵角が変更される場合を除き、基本的に運転者によるステアリングホイ一ルの回動に委ねられるようになつているパワーステアリング装置を電動式の装置としてタイ口ッド連結バー周りの構造をコンパクトにして提供課題することを主たる目的としている。

また本発明は、そのようなコンパクトな構造に於いて電動式パワーステアリング装置に車輛挙動制御用の操舵角変更機構を組み込むことを更なる目的としている。

上記の主たる目的を達成するものとして、本発明は、直線運動可能に支持されたタイ口ッド連結バーと、前記タイ口ッド連結バーの周りに回転可能な回転部材と、ステアリングシャフトの回転を前記回転部材の回転に変換する回転変換装置と、前記回転部材の回転を前記タイロッド連結バーの直線運動に変換する回転一直線運動変換装置と、前記回転部材に回転力を付与するパワーアシスト用の電動機とを有することを特徴とする車輛用電動式パワーステアリング装置を提案するものである。

上記の如く、タイロッド連結バーが直線運動可能に支持され、その周りに回転可能な回転部材が設けられ、ステアリングシャフトの回転が回転変換装置により前記回転部材の回転に変換され、前記回転部材の回転をタイ口ッド連結バ一の直線運動に変換する回転一直線運動変換装置が設けられ、パワーアシスト用の電動機が前記回転部材に回転力を付与するようになっていれば、操舵輪の操舵角は、ステアリングシャフトの回転角が回転変換装置により回転部材の回転角に変換され、それが回転一直線運動変換装置によりタイロッド連結バーの直線運動距離に変換されることによりステアリングシャフトの回転角めみによつて定まり、一方、パワーアシスト用電動機により前記回転部材に付与される回転力は、該回転部材の回転角とは独立して制御される力として運転者の操舵力のみを助けるよう作用することができる。

前記回転一直線運動変換装置は、螺旋ねじ歯にて互いに嚙み合うリングギヤ、サンギヤ、ブラネタリピニオンおよび前記ブラネタリピニオンを担持するキヤリアを有する遊星歯車装置であり、前記リングギヤ、サンギヤ、プラネタリピ二オンの各々の有効ねじ径に対するねじ条数の対比に於いて、リングギヤとサンギヤの何れか一方が他方のギヤとブラネタリピニオンに比してねじ条数を増大されるかまたは減小されていることによりプラネタリピニオンの遊星運動を伴ってリングギヤがサンギヤの周りに回転するときリングギヤとサンギヤの間にスラスト変位を生ずるようになつているものであってよい。

この場合、前記のねじ条数の相対的増大または減小はリングギヤについてなされ、リングギヤはサンギヤおよびブラネタリピニオンに比して軸長が長くされ、リングギヤの回転に伴ってサンギヤとプラネタリピニオンがリングギヤに沿ってリングギヤに対し軸線方向に相対変位するようになっていてよく、或はまた、前記のねじ条数の相対的増大または減小はサンギヤについてなされ、サンギヤはリングギヤおよびプラネタリピニオンに比して軸長が長くされ、リングギヤの回転に伴ってリングギヤとプラネタリピニオンがサンギヤに沿ってサンギヤに対し軸線方向に相対変位するようになっていてもよい。

サンギヤのねじ条数がリングギヤおよびブラネタリピニオンのねじ条数に対比して相対的に 1条増大される場合、リングギヤ、サンギヤ、プラネタリピニオンの螺旋ねじ歯はリングギヤ、サンギヤ、プラネタリピニオンの中心軸線を含む平断面で見て左右対称の山形とされ、リングギヤのねじ山角度とブラネタリピニオンの歯先のねじ山角度とサンギヤの歯元のねじ山角度が等しくされ、プラネタリピニオンは歯元のねじ山角度は歯先のねじ山角度より小さくされたインボリユート形状とされ、サンギヤは歯先のねじ山角度は歯元のねじ山角度より大きくされたインボリユート形状とされてよい。こうすることにより、サンギヤのねじ条数がリングギヤおよびプラネタリピ-オンのねじ条数に対比して相対的に 1条增大される場合に、リングギヤ、サンギヤ、プラネタリピニォンの間の嚙合いを最適化することができる。

また、サンギヤのねじ条数がリングギヤおよびプラネタリピニオンのねじ条数に対比して相対的に 1条減小される場合、リングギヤ、サンギヤ、ブラネタリピニオンの螺旋ねじ歯はリングギヤ、サンギヤ、プラネタリピユオンの中心軸線を含む平断面で見て左右対称の山形とされ、リングギヤのねじ山角度とプラネタリピニオンの歯先および歯元のねじ山角度とサンギヤの歯先のねじ山角度は等しくされ、該サンギヤは歯元のねじ山角度が歯先のねじ山角度より小さくされたインボリユート形状とされてよレ、。こうすることにより、サンギヤのねじ条数がリングギヤおよびブラネタリピニオンのねじ条数に対比して相対的に 1条減小される場合に、リングギヤ、サンギヤ、プラネタリピニオンの間の嚙合いを最適化することができる。

更に、前記のねじ条数の相対的増大または減小がリングギヤについてなされている場合には、前記サンギヤとブラネタリピニオンの互いに対抗する端部には互いに嚙み合う外歯車が設けられていてよく、また前記のねじ条数の相対的増大または減小はサンギヤについてなされている場合には、前記リングギヤとブラネタリピニオンの互いに対抗する端部には互いに嚙み合う外歯車が設けられていてよい。このような外歯車による嚙合いがなされることにより、リングギヤ、サンギヤ、ブラネタリピニオンの間の遊星運動がより確実に確保される。いずれの場合にも、ブラネタリピニオンの端部に設けられた外歯車は該プラネタリピニオンの螺旋ねじ歯の部分と一体に形成されてよく、こうすることによりブラネタリピニオンに対する外歯車の配設が簡単化される。

また、前記回転部材は前記タイロッド連結バーを挿通させるスリーブ状の部分を含み、前記パワーアシスト用電動機は前記スリーブ状部分に沿って設けられた電気子をその周りに筒状に設けられた電磁コイルにより駆動するようになつていてよい。こうすることにより、パワーアシスト用電動機を車輛用電動式パワーステアリング装置にコンパク卜に組み込むことができる。また上記の更なる目的を達成するものとして、本発明は、上記の如き車輛用電動式パワーステアリング装置に於いて、前記回転部材には、前記回転変換装置により駆動される入力回転部材と、前記回転—直線運動変換装置を駆動する出力回転部材と、前記入力回転部材と前記出力回転部材の間の相対的回転運動を可変に調節する中間回転部材とを有する差動機構が組み込まれており、前記中間回転部材の回転変位により前記ステアリングシャフトの回転を前記タイ口ッド連結バ一の直線運動に変換する変換率を可変に調節するアクティブ操舵が行なわれるようにすることを提案するものである。

上記の如き差動機構が前記回転部材に組み込まれることにより、上記の通りのアクティブ操舵が可能となり、車輛旋回時のオーバ一ステア傾向またはアンダーステア傾向に対し、或いは左右の車輪に対する路面の摩擦抵抗が異なるスプリット路面等に於いて、マイク口コンピュータによる車輛の自動挙動制御のための操舵輪操舵角の自動修正を行うことができる。

前記差動装置は遊星歯車装置であり、そのキヤリァが前記入力回転部材となつて前記回転変換装置に接続され、そのサンギヤが前記出力回転部材となって前記回転一直線運動変換装置に接続され、そのリングギヤが前記中間回転部材となって前記回転一直線運動変換装置の周りを同心に囲むスリーブ状回転部材に接続され、このスリーブ状回転部材の周りに装着された電気子と、該電気子を囲む電磁コイルを備えたァクティブ操舵用の電動機により前記ァクティブ操舵が行なわれるようになっていてよい。

或は、前記差動装置は一対の同軸に対向する傘歯車と、これら一対の傘歯車の間に合って両者と嚙み合う傘ピニオンと、該傘ピ二オンを前記一対の傘歯車の軸線の周りに回転可能に担持するキヤリアとを有し、前記一対の傘歯車の一方が前記入力回転部材となって前記回転変換装置に接続され、前記キヤリァが前記出力回転部材となって前記回転一直線運動変換装置に接続されて、前記一対の傘歯車の他方が前記中間回転部材となって、この中間回転部材がァクティブ操舵用の電動機により駆動されて前記アクティブ操舵が行なわれるようになつていてよい。こうすることにより、上記の遊星歯車装置を軸線方向の多重構造に置き換え、タイロッド連結バー周りの構造体の直径の増大を抑えることができる。

この場合、前記中間回転部材はウォームによりウォームギヤを駆動するゥォームギヤ装置を経て前記アクティブ操舵用の電動機により駆動されるようになつていてよい。こうすることにより、アクティブ操舵用電動機を差動装置よりタイロッド連結バーに沿って軸線方向に離して配置することができ、タイロッド連結バー周りの構造体の直径の増大を抑えると共に、アクティブ操舵用電動機が非通電時に操舵輪の側より逆駆動されないようにすることができる。図面の簡単な説明図 1は、本発明による車輛用電動式パワーステアリング装置の実施例 1を全体的に示す断面図。

図 2は、実施例 1の要部を示す拡大断面図。

図 3は、図 2に示す遊星式差動ねじ型回転一直線運動変換装置を示す拡大断面図。

図 4は、遊星式差動ねじ型回転一直線運動変換装置の軸線に垂直な断面を示す拡大断面図。

図 5は、タイロッド連結バーの雄ねじをタイ口ッド連結バーの軸線を含む断面にて示す拡大部分断面図。

図 6は、実施例 1の回転一直線運動変換装置の作動原理を示す解図的説明図であり、（A )は図 3の右方より回転一直線運動変換装置を見た場合のタイ口ッド連結バー、内側回転スリーブ、遊星ねじローラ、キヤリァの回転方向を示し、 ( B ) は図 3の右側上方より回転—直線運動変換装置を見た場合についてキヤリァを固定してタイ口ッド連結バーおよび遊星ねじローラと内側回転スリープの間の相対的スラスト移動方向を示す。図 7は、本発明による車輛用電動式パワーステアリング装置の実施例 2の要部を示す拡大断面図。

図 8は、図 7に示された遊星式差動ねじ型回転一直線運動変換装置を示す拡大断面図であり、（A) は軸線を通る縦断面であり、（B) はタイロッド連結バ一が除去された状態にて（A)の線 B— Bに沿って切断した断面を示す断面図。図 9は、図 7に示された遊星ねじローラの拡大正面図（A)、拡大左側面図（B)、拡大右側面図（C)。

図 1 0は、図 7に示されたキャリアの正面図（A；)、左側面図（B)、右側面図（C)。

図 1 1は、図 7に示された各ねじの軸線に沿う拡大部分断面図であり、（A) は外側回転部材の雌ねじを示し、（B)は遊星ねじローラの雄ねじを示し、（C) はタイロッド連結バーの雄ねじを示している。

図 1 2は、タイ口ッド連結バーの差動条数 Ns が + 1である場合について、外側回転部材の雌ねじと遊星ねじローラの雄ねじとの嚙合状態（A)、および遊星ねじローラの雄ねじとタイロッド連結バーの雄ねじとの嚙合状態（B) を示す断面図である。

図 1 3は、実施例 2の回転一直線運動運動変換装置の長手方向中央部の軸線に垂直な断面を示す拡大縦断面図。

図 1 4は、タイ口ッド連結バーの差動条数 Ns が— 1である場合について、各ねじの軸線に沿う拡大部分断面図であり、（ A )は外側回転部材の雌ねじを示し、（B) は遊星ねじローラの雄ねじを示し、（C) はタイロッド連結バーの雄ねじを示している。

図 1 5は、タイロッド連結バーの差動条数 Ns がー 1である場合について、外側回転部材の雌ねじと遊星ねじローラの雄ねじとの嚙合状態（A)、および遊星ねじローラの雄ねじとタイロッド連結バーの雄ねじとの嚙合状態（B) を示す断面図である。

図 1 6は、本発明による車輛用電動式パワーステアリング装置の実施例 3の要部を示す断面図。

図 1 7は、図 1 6に示された遊星式差動ねじ型回転一直線運動変換装置を示す拡大断面図。

図 1 8は、図 1 6に示されたアクティブ操舵用電動機を示す拡大断面図。発明を実施するための最良の形態以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施例について詳細に説明する。

図 1は本発明による車輛用電動式パワーステアリング装置の実施例 1を全体的に示す断面図であり、図 2は図 1に示す構造の要部を拡大して示す断面図である。

これらの図に於いて、 1 0にて全体的に示されているステアリング装置は、軸線 1 2に沿って車輛横方向に延在するタイ口ッド連結バー 1 4を含んでいる。タイロッド連結バー 1 4は両端部にて実質的に矩形の断面を有しており、ハウジング 1 6により軸線 1 2に沿って往復動可能に、しかし軸線 1 2の周りには回転しないよう支持されている。またタイ口ッド連結バー 1 4は両端にてボールジョイント 1 8 Lおよび 1 8 Rにより左右のタィロッド 2 0 Lおよび 2 0 R に枢着されている。ハウジング 1 6とタイロッド 2 0 Lおよび 2 O Rとの間にはダストブーツ 2 2 Lおよび 2 2 Rが渡設されている。

タイロッド連結バー 1 4には、円筒状のウォームギヤ 2 4が、タイロッド連結バー 1 4に対し相対的に回転可能に嵌合している。ウォームギヤ 2 4には、ウォームシャフト 2 6の下端に連結されたウォーム 2 8が螺合している。ゥォームギヤ 2 4は、タイロッド連結バー 1 4の周りに回転可能に嵌合する回転スリーブ 3 0の一端に一体に形成されており、従って、ウォー 2 8とウォームギャ 2 4は、ウォームシャフト 2 6の回転を回転スリーブ 3 0の軸槔 1 2の周りの回転に変換する回転変換機構を構成している。尚、ハウジング l 6のウォームシャフト 2 6を回転可能に収容する部分内には、ウォームシャフト 2 6に作用するトルクを検出するトルクセンサ 3 2と、ウォームシャフト 2 6の回転を増速してウォーム 2 8に伝達する增速装置 3 3 とが設けられている。増速装置 3 3は、図示の実施例に於いては、遊星歯車装置により構成されている。

ハウジング 1 6内には、回転スリーブ 3 0の周りにあってこれに操舵アシストトルクを付与するパワーアシスト用の電動機 3 4が設けられている。電動機 3 4は、図示の実施例に於いては、回転スリーブ 3 0の外面に固定された複数個の永久磁石を含む電気子と、回転スリーブ 3 0の周りに配設されてハウジング 1 6により支持された複数個の電磁コイルとを有し、タイ口ッド連結バー 1 4に対し同軸の構造をなしている。

回転スリーブ 3 0の他端には、遊星歯車装置 3 6が設けられている。遊星歯車装置 3 6は、ハウジング 1 6により軸線 1 2の周りに回転可能に支持された外側回転スリーブ 3 8の一端に一体に形成された内歯歯車 4 0と、外側回転スリーブ 3 8の内側でタイ口ッド連結バー 1 4の外側に軸線 1 2の周りに回転可能に支持された内側回転スリーブ 4 2の一端に一体に形成された太陽歯車 4 4 と、キャリアとして機能する回転スリーブ 3 0の他端により回転可能に支持された複数個の遊星歯車 4 6とからなっている。遊星歯車装置 3 6は通常の操舵時には回転スリーブ 3 0の回転を増速して内側回転スリーブ 4 2へ伝達する。ハウジング 1 6内には、更に外側回転スリーブ 3 8の周りにあってステアリングギヤ比や操舵輪の操舵角をアクティブに制御するアクティブ操舵用の電動機 4 8が設けられている。図示の実施例 1に於いては、電動機 4 8もまた、外側回転スリーブ 3 8の外面に固定された複数個の永久磁石を含む電気子と、外側回転スリーブ 3 8の周りに配設されてハウジング 1 6により支持された複数個の電磁コイルとを有しており、タイロッド連結バー 1 4に対し同軸の電動機である。電動機 4 8は、通常の操舵時には外側回転スリーブ 3 8を回転しないよう静止状態に保持し、操舵輪をアクティブに操舵する際には外側回転スリ一ブ 3 8を回転させるようになつている。

内側回転スリーブ 4 2内には、遊星式差動ねじ型回転一直線運動変換装置 5 0が設けられている。後に詳細に説明する如く、回転一直線運動変換装置 5 0 は、内側回転スリーブ 4 2の回転をタイ口ッド連結バー 1 4の軸線 1 2に沿う直線運動に変換するが、タイロッド連結バー 1 4の軸線 1 2に沿う直線運動を内側回転スリーブ 4 2の回転運動には変換しない。

図 3および図 4に詳細に示されている如く、回転—直線運動変換装置 5 0は、タイ口ッド連結バー 1 4の一部に軸線 1 2に沿って延在するよう形成された雄ねじ 5 2と、内側回転スリーブ 4 2の一部に軸線 1 2に沿って延在するよう形成された雌ねじ 5 6と、これら雄ねじ 5 2と雌ねじ 5 6との間にあって雄ねじ 5 8にてこれらに嚙み合った複数個の遊星ねじローラ 6 0とを含んでいる。各遊星ねじローラ 6 0は軸線 1 2に平行な軸線 6 2に沿って延在し、雄ねじ 5 2 と同一又はそれよりも短い長さを有している。図示の実施例に於いては、遊星ねじローラ 6 0は 9個設けられ、軸線 1 2の周りに等間隔に互いに周方向に隔置されている。各遊星ねじローラ 6 0は両端に円柱状のシャフト部 6 O Aおよび 6 0 Bを有し、シャフト部 6 O Aおよび 6 0 Bはそれぞれタイ口ッド連結バ一 1 4を囲繞する環状のキヤリア 6 4および 6 6により軸線 6 2の周りに自転可能に且つ軸線 1 2の周りに公転可能に、しかしタイ口ッド連結バー 1 4に対しては軸線方向には変位しないよう支持されている。

キャリア 6 4および 6 6は雄ねじ 5 2より大きい内径と雌ねじ 5 6より小さい外径とを有し、タイロッド連結バー 1 4および内側回転スリーブ 4 2に対し相対的に軸線 1 2の周りに回転可能である。キャリア 6 4および 6 6は含油金属の如き摩擦係数が低い材料にて形成され、それぞれ Cリング 6 8および 7 0 によってタイ口ッド連結バー 1 4に固定されたストッパリング 7 2および 7 4 によりタイロッド連結バー 1 4に対し相対的に軸線方向には移動しないよう保持されている。

キャリア 6 4および 6 6には周方向に延在する環状の凹部 7 6および 7 8を備えたスリーブ部が設けられており、これらのスリーブ部の周りには樹脂ゃゴムの如き弾性を有するゴム状弾性材にて形成された異物侵入防止部材 8 0および 8 2が、それらに設けられた環状の突起が凹部 7 6および 7 8に嵌合した状態で、交換のため取り外し可能に装着されている。異物侵入防止部材 8 0および 8 2は雌ねじ 5 6に対し弾性的に付勢された状態にてこれに係合し螺合する雌ねじ 8 4および 8 6を有している。

内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6と遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8は同一方向のねじであるのに対し、タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2はこれと逆方向のねじである。内側回転スリーブ 4 2 (雌ねじ 5 6 ) がタイロッド連結バー 1 4に対し相対的に軸線 1 2の周りに回転すると、遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 5 8 ) は滑ることなくねじ山の嚙み合いにより内側回転スリーブ 4 2 (雌ねじ 5 6 ) およびタイロッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2 ) に対し相対的に回転する。

尚、遊星ねじローラ 6 0が滑ることなくねじ山の嚙み合いにより内側回転スリーブ 4 2およびタイロッド連結バー 1 4に対し相対的に回転することは、各ねじの間の嚙み合いのピッチ角と摩擦係数の関係を適当に設定することにより達成される。

図 5はタイ口ッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2を軸線 1 2を含む断面にて示す拡大部分断面図である。尚、図 5に於いて、二点鎖線 5 2 Aは雄ねじ 5 2の有効ねじ径の位置を示している。図 5に示されている如く、雄ねじ 5 2は 9 0度の挾角をなし先端が丸みを帯びた実質的に二等辺三角形のねじ山形状を有し、軸線 1 2の周りに螺旋状に延在している。また雄ねじ 5 2のねじ山はねじの延在方向に垂直な断面で見て左右対称であるのではなく、軸線 1 2を含む断面で見て左右対称であるよう形成されている。更に雄ねじ 5 2の各ねじ山の斜面は軸線 1 2を含む断面で見て半径 R s の凸円弧状をなし、有効ねじ径の位置 5 2 Aに於ける各ねじ山の斜面の軸線 1 2に対する傾斜角は 4 5度である。

また内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6および遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8もタイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2と同様に形成されており、従って雄ねじ 5 2と雄ねじ 5 8および雄ねじ 5 8と雌ねじ 5 6は、それらの回転方向および回転角度の大小に拘らず常にそれぞれ有効ねじ径の位置であって軸線方向に互いにねじピッチ分隔置された複数の位置に於いて互いに実質的に点接触する状況を維持する。尚、異物侵入防止部材 8 0および 8 2の雄ねじ 8 4および 8 6は内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6に実質的に密着する断面形状を有している。

またタイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2、内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6、遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8は互いに同一のピッチを有する多条ねじであるが、内側回転スリーブ 4 2が回転してもこれに対しタイ口ッド連結バ一 1 4および遊星ねじローラ 6 0の何れもスラスト変位しない雄ねじ 5 2、雄ねじ 5 8、雌ねじ 5 6の有効ねじ径および条数の関係に対し、雌ねじ 5 6の条数が 1増減された条数に設定される。即ち雌ねじ 5 6の差動条数が + 1又は一 1 5¾疋される。

即ち、タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2、遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8、内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6の有効ねじ径をそれぞれ D s、 D p、 D n とし、雄ねじ 5 2、雄ねじ 5 8、雌ねじ 5 6の条数をそれぞれ N s、 N p、 N n とすると、回転スリーブ 4 2が回転されてもタイロッド連結バー 1 4、遊星ねじローラ 6 0、回転スリーブ 4 2の何れの間にもスラスト変位が生じない雄ねじ 5 2、雄ねじ 5 8、雌ねじ 5 6の有効ねじ径および条数の関係とは N s ： Np： N n= D s： D p： D が成立する関係であり、雌ねじ 5 6の条数 N sがこの関係を満たす値に対し 1多い数又は 1少ない数に設定され、図示の実施例 1に於いては、雌ねじ 5 6の差動条数が— 1に設定されている。

以上の如く、タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2、遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8、内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6、キャリア 6 4および 6 6は互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機構を構成すると共に、タイ口ッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2と遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8に対し内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6に差動条数が付されていることにより、内側回転スリーブ 4 2の回転によりタイロッド連結バー 1 4を軸線 1 2に沿ってスラスト変位させる差動ねじ機構を構成している。

図 6は実施例 1の回転一直線運動変換装置 50の作動原理を示す解図的説明図であり、図 6 (A) は図 3の右側より回転—直線運動変換装置 50を見た場合のタイ口ッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2)、内側回転スリーブ 42 (雌ねじ 5 6)、遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 5 8)、キャリア 64および 6 6の回転方向を示し、図 6 (B) はキャリア 64および 6 6を固定して回転一直線運動変換装置 50のタイロッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2) と遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 5 8) を図 3の右側上方より見た図である。

図 6 (A) に於いて、タイロッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2) は回転しないので、内側回転スリーブ 4 2 (雌ねじ 5 6) が軸線 1 2の周りに時計廻り方向へ回転されると、各遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 5 8) はそれぞれ対応する軸線 6 2の周りに時計廻り方向へ自転しつつタイ口ッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2) の周りに時計廻り方向へ公転し、キャリア 64および 6 6は軸線 1 2の周りに時計廻り方向に回転する。

図 6 (B) に於いて、逆にキャリア 64および 6 6を固定して考えると、右ねじを有する遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 5 8) が軸線 6 2の周りに時計廻り方向へ自転しつつ内側回転スリーブ 4 2の内面（雌ねじ 56) に沿って転動すると、雌ねじ 5 6の差動条数一 1に対応して遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 5 8) は矢印にて示す如く前方ヘスラスト変位する。遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 6の条はその時計廻り方向の回転につれてタイ口ッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2を手前方向にスラスト変位させようとするが、遊星ねじローラ 60 (雄ねじ 5 8) がその軸線 6 2の周りに時計廻り方向へ回転されると、タイロッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2) は中心軸線 1 2に周りに反時計廻り方向に回転し、遊星ねじローラ 60 (雄ねじ 58) に対しそのスラスト方向とは逆に後方へスラスト変位し、遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 58) による手前方向への牽引を相殺する。従って、タイロッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2 ) は遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 5 8 ) と共に内側回転スリーブ 4 2 (雌ねじ 5 6 ) に対し後方ヘスラスト変位する。

尚、内側回転スリーブ 4 2の内面（雌ねじ 5 6) の差動条数が + 1である場合には、上記と同じ方向の内側回転スリーブ 4 2 (雌ねじ 5 6 )の回転により、遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 5 8 ) とタイロッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2) は手前方向にスラスト変位する。

内側回転スリーブ 4 2 (雌ねじ 5 6 ) に対する遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 5 8) とタイロッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2) の相対的スラスト変位の大きさは、内側回転スリーブ 4 2 (雌ねじ 5 6 ) に対する遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 5 8 ) の 1公転当り 1条分であり、内側回転スリーブ 4 2 (雌ねじ 5 6) の 1回転当りの遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 5 8 )の内側回転スリーブ 4 2 (雌ねじ 5 6 ) に対する遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 5 8) の公転数は、内側回転スリーブ 4 2 (雌ねじ 5 6) の有効ねじ径 Dn、タイロッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2) の有効ねじ径 Ds とすると、 DnZ (Ds+Dn) である。従って、内側回転スリーブ 4 2 (雌ねじ 5 6 ) の 1回転当りのタイロッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2) のスラスト変位の大きさ Lsは、ねじのピッチを Pとすれば、 Ls = P · Dn/ (Ds+Dn) となる。

一例として、図示の実施例 1に於いて、ピッチ Pが 1匪であり、遊星ねじ口ーラ 6 0の雄ねじ 5 8が 4条（Np= 4) の右ねじであり、その有効ねじ径が 7 mmであり、タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2の有効ねじ径 Ds力遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8の 2. 5倍の 1 7. 5 mmであり、その左ねじの条数 Ns がタイロッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2) と遊星ねじローラ 6 0 (雄ねじ 5 8) との間に相対的スラスト変位を生じない条件の条数、即ち 2. 5 X 4倍 = 1 0条であるとすると、内側回転スリープ 4 2の雌ねじ 5 6の有効ねじ径 Dn が遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8の 4. 5倍の 3 1. 5 mmであり、その右ねじの条数 Nn が遊星ねじローラ 6 0と内側回転スリ—ブ 4 2とが相対的にスラスト変位しない条件である 4 · 5 X 4 = 1 8条ょり 1少ない 1 7条であるとすると、内側回転スリーブ 4 2の 1回転当りのタイロッド連結バー 1 4のスラスト変位の大きさ Lsは、上記の式より 3 1. 5/ (3 1. 5 + 1 7. 5 ) = 0. 64 3 mraである。

尚、図示の実施例 1に於ける遊星ねじローラ 6 0の個数は上述の如く 9個であるが、これは上記の例に於いてタイロッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2) と内側回転スリーブ 4 2 (雌ねじ 5 6) の合計の条数 2 7を正の整数 3にて除算した値であり、遊星ねじローラ 6 0の個数がタイロッド連結バー 1 4 (雄ねじ 5 2) とび内側回転スリーブ 4 2 (雌ねじ 5 6) の合計の条数を正の整数にて除算した値（正の整数）である場合に遊星ねじローラ 6 0を軸線 1 2の周りに等間隔にて互いに周方向に隔置された状態に配置することができる。

かくして図示の実施例 1によれば、アクティブ操舵およびステアリングギヤ比の制御が行われない通常の操舵時には、運転者の操舵操作によるウォームシャフト 2 6の回転がウォーム 28およびウォームギヤ 24により軸線 1 2の周りの回転スリーブ 30の回転に変換され、回転スリ一ブ 3 0の回転が遊星歯車装置 3 6により増速されて内側回転スリーブ 4 2の回転として伝達され、内側回転スリーブ 4 2の回転が回転—直線運動変換装置 5 0によりタイロッド連結バー 1 4の軸線 1 2に沿う直線運動として伝達され、タイロッド連結バー 1 4 の直線運動がボールジョイント 1 8 Lおよび 1 8 Rを介して左右のタイ口ッド 20 Lおよび 20 Rに伝達され、これにより図には示されていない左右の操舵輪が転舵される。

この場合、トルクセンサ 3 2により操舵トルクが検出され、少なくとも操舵トルクに基づき図には示されていない電子制御装置により操舵助勢トルクの目標値が演算され、操舵助勢トルク目標値に基づいて電動機 34に対する電流の目標値が算出され、電動機 34に対し目標電流が通電され、電動機 34により回転スリーブ 3 0に対し回転力が付与され、これにより運転者の操舵負担を軽減するパワーアシストが行われる。また操舵輪のアクティブ操舵の制御が行われるときには、図には示されていない電子制御装置により左右の操舵輪の目標転舵角に対応する目標電流が電動機 4 8に対し通電されることにより、外側回転スリーブ 3 8が回転され、回転スリーブ 3 0より遊星歯車装置 3 6を介して内側回転スリーブ 4 2へ伝達される内側回転スリーブ 4 2の回転量若しくは回転方向が変更され、これにより回転一直線運動変換装置 5 0によって内側回転スリーブ 4 2よりタイロッド連結バー 1 4へ変換伝達される直線運動の量若しくは方向が変更され、左右の操舵輪の操舵角が通常操舵時の値に対し増減される。

従って、図示の実施例 1によれば、パワーアシスト用の電動機 3 4により助勢されつつ回転スリーブ 3 0より遊星歯車装置 3 6を経て内側回転スリーブ 4 2へ伝達される回転が、回転一直線運動変換装置 5 0によってタイロッド連結バー 1 4の直線運動に変換される際に、外側回転スリーブ 3 8が電動機 4 8により適宜回転されることにより、操舵輪のアクティブ操舵が達成される。

この場合、図示の実施例 1によれば、パワーアシスト用の電動機 3 4が遊星歯車装置 3 6に対しウォームシャフト 2 6の側に設けられているので、ァクティブ操舵時の操舵トルクの変動がステアリングホイールへ向けて伝播することが抑制される。

また図示の実施例 1によれば、回転—直線運動変換装置 5 0の順方向の効率を 8 0 %以上のような高い値にすることができると同時に、逆効率を 0にすることができ、内側回転スリーブ 4 2の回転を高効率にてタイ口ッド連結バー 1 4の直線運動に変換できると同時に、タイロッド連結バー 1 4の直線運動が内側回転スリーブ 4 2の回転運動に変換されることを効果的に阻止することができ、路面より操舵輪に作用する外力によりタイロッド連結バー 1 4に直線運動力が作用しても、その直線運動力により回転一直線運動変換装置 5 0を介して内側回転スリーブ 4 2が回転されることはなく、従って路面より操舵輪に入力される外力により操舵角が変動することは確実に抑制される。

また図示の実施例 1によれば、回転スリーブ 3 0の回転はウォームシャフト 2 6の回転が増速装置 3 3によって増速された回転であり、回転スリ一ブ 3 0 の回転速度は比較的高いので、回転スリーブ 3 0に回転力を付与するパワーァシスト用の電動機 3 4を高回転低出力のものにすることができる。

上述の如く、内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6と遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8の嚙合いは、「ねじ結合」ではなく、リード角、即ちねじれ角が異なる二つのはす歯歯車の「歯車結合」である。ねじれ角が異なる二つのはす歯歯車が嚙み合って回転すると、それらの間に相対的なスラスト変位が生じるので、遊星ねじローラ 6 0はこの現象に従って内側回転スリーブ 4 2に対しスラスト変位する。かかるスラスト変位の効率は、はす歯歯車の効率である 8 0 %以上の値とすることができるものである。

また図示の実施例 1によれば、遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8が内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6およびタイ口ッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2に沿つて転動する摩擦力は、遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8が内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6およびタイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2に対し滑動する摩擦損失よりも小さいので、タイ口ッド連結バー 1 4の回りの内側回転スリ一ブ 4 2の回転を、内側回転スリーブ 4 2に対するタイ口ッド連結バー 1 4のスラスト運動に正確に変換することができる。

また図示の実施例 1によれば、内側回転スリーブ 4 2と、遊星ねじローラ 6 0とタイロッド連結バー 1 4とはスラスト方向に対し互いにねじの嚙合いにて支持されているので、これらの部材間にスラスト方向の滑りが生ずることは確実に阻止される。

また図示の実施例 1によれば、タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2、遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8、内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6は、それぞれの軸線に沿つた断面で見て左右対称であるので、相互に一様に係合する。また図示の実施例 1によれば、異物侵入防止部材 8 0および 8 2が設けられ、内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6に密に係合する雄ねじにてこれに密着されているので、内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6と遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8の嚙み合い部へ異物が侵入することが確実に防止される。異物侵入防止部材 8 0および 8 2が含油金属の如き摩擦係数が低い材料にて形成されているので、遊星ねじローラ 6 0をそれらの軸線 6 2の周りに滑らかに回転可能に支持し、良好な耐久性や静粛性を確保することができる。

図 7は本発明による車輛用電動式パワーステアリング装置の実施例 2の要部を示す縦断面図であり、図 8の（A ) は図 7に示された遊星式差動ねじ型回転一直線運動変換装置を拡大して示す縦断面図であり、図 8の（B ) は図（A ) の線 B _ Bによる横断面図である。尚、図（B ) ではタイロッド連結バー 1 4 は除去されている。これらの図に於いて、図 1〜図 4に示された部材に対応する部材には図 1〜図 4に於いて付された符号と同一の符号が付されている。この実施例 2のステアリング装置 1 0は、アクティブ操舵を行わず、パワーアシストのみを行う車輛に適用されるものである。従って、この実施例 2には、実施例 1に於けるアクティブ操舵用の電動機 4 8に対応する電動機は設けられておらず、回転—直線運動変換装置 5 0の外側回転部材 4 2 Aは図 1〜図 4の実施例に於ける内側回転スリーブ 4 2が回転スリーブ 3 0と常時一体となって回転する部材となっているその端部である。

図 9は図 7に示された遊星ねじローラの拡大正面図（A )、拡大左側面図（B )、拡大右側面図（C ) である。図 1 0は図 7に示されたキャリアの正面図（A )、左側面図（B )、右側面図（C ) である。図 1 1は図 7に示された各ねじの軸線に沿う拡大部分断面図であり、（A ) は外側回転部材 4 2 Aの雌ねじを示し、 ( B ) は遊星ねじローラの雄ねじを示し、（C ) はタイロッド連結バー 1 4の雄ねじを示している。

この実施例 2の回転一直線運動変換装置 5 0は、タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2の部分が外側回転部材 4 2 Aおよび遊星ねじローラ 6 0よりも遥かに長く、雄ねじ 5 2が外側回転部材 4 2 Aおよび遊星ねじローラ 6 0に対し相対的に軸線 1 2に沿って往復動する点を除き、基本的には上述の実施例 1の運動変換装置 5 0と同様に構成されている。特に実施例 2に於いては、図 9に詳細に示されている如く、各遊星ねじローラ 6 0は雄ねじ 5 8と、その軸線方向両側に一体に形成された平歯の外歯車 9 0および 9 2と、外歯車 9 0および 9 2の軸線方向外側に一体に形成されたシャフト部 6 O Aおよび 6 0 Bとを有している。シャフト部 6 O Aおよび 6 0 B は円柱形をなしているが、後に詳細に説明する目的でシャフト部 6 O Aおよび 6 0 Bの直径は互いに異なり、特に図示の実施例に於いてはシャフト部 6 0 A の直径はシャフト部 6 0 Bの直径よりも小さく設定されている。尚、このシャフト部の直径の大小関係は逆でもよい。

外歯車 9 0および 9 2は雄ねじ 5 8の両端部の領域に平歯車の歯形が加工されることにより形成されており、従って外歯車 9 0および 9 2は雄ねじ 5 8のねじ山が軸線 6 2に沿って延在し且つ軸線 6 2の周りに均等に隔置された平歯車の歯溝により分断された形態をなしている。また外歯車 9 0および 9 2の歯の高さは雄ねじ 5 8のねじ山よりも僅かに低く、従って外歯車 9 0および 9 2 の歯の外端により郭定される直径は雄ねじ 5 8のねじ山の頂点により郭定される直径よりも僅かに小さい。 '

外歯車 9 0および 9 2の歯形は互いに他に対し 0 ° よりも大きく 3 6 0 ° よりも小さい位相差を有している。外歯車 9 0および 9 2はそれぞれ平歯の内歯車 9 4および 9 6と嚙合しており、従って内歯車 9 4および 9 6の歯形も互いに他に対し外歯車 9 0および 9 2の位相差と同一の位相差を有している。内歯車 9 4および 9 6は外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6の領域に対し軸線方向両側に配置され、外側回転部材 4 2 Aの孔に圧入されている。尚、外歯車および内歯車の位相差は、一端の外歯車の歯先と内歯車の歯元が係合しているときに他端の外歯車の歯元と内歯車の歯先が係合するよう、 9 0 ° よりも大きく 2 7 0 ° よりも小さい位相差、特に図示の実施例の如く 1 8 0 ° の位相差であることが好ましい。

外歯車 9 0および 9 2の軸線は遊星ねじローラ 6 0の軸線 6 2に整合し、外歯車 9 0および 9 2の基準ピッチ円の直径は遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8 の基準ピッチ円の直径（有効ねじ径）と等しい。また外歯車 9 0、 9 2と内歯車 9 4、 9 6の歯数比は雄ねじ 5 8と雌ねじ 5 6の有効ねじ径の比に等しく、従って雄ねじ 5 8と雌ねじ 5 6の条数の比に等しい。尚、外歯車 9 0、 9 2および内歯車 9 4、 9 6は平歯車である必要はなく、例えば組付け性を考慮すると、歯のねじれ角が 3 0 ° 以下のはす歯歯車であってもよい。

尚、上記の如く遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8の端部に外歯車 9 0、 9 2 を設け、外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6の端部に内歯車 9 4、 9 6を設け、これらの外歯車および内歯車の嚙み合いにより遊星ねじローラ 6 0と外側回転部材 4 2 Aの間の周方向の滑りを阻止する構造は、実施例 1の如くタイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2と遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8との間に軸線方向の相対変位が生じず、タイロッド連結バー 1 4と遊星ねじローラ 6 0とが内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6に沿って軸線方向に変位する構造に於いては、タイ口ッド連結バー 1 4と遊星ねじローラ 6 0の間の周方向の滑りを阻止するよう、タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2と遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8の端部に設けられてよい。

各遊星ねじローラ 6 0はキャリア 9 8により軸線 6 2の周りに回転可能に支持されている。図 1 0に示されている如く、キャリア 9 8は遊星ねじローラ 6 0のシャフト部 6 O Aを軸線 6 2の周りに回転'可能に支持する支持リング 1 0 0と、遊星ねじローラ 6 0のシャフト部 6 0 Bを軸線 6 2の周りに回転可能に支持する支持リング 1 0 2と、支持リング 1 0 0および 1 0 2を一体的に連結する複数の連結部 1 0 4とを有している。

支持リング 1 0 0および 1 0 2はタイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2の外径ょりも僅かに大きい内径を有すると共に、外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6 の内径よりも僅かに小さい外径を有している。また支持リング 1 0 0および 1 0 2はそれぞれ遊星ねじローラ 6 0のシャフト部 6 O Aおよび 6 0 Bを受ける複数の穴 1 0 6および 1 0 8を有している。シャフト部 6 O Aおよび 6 0 Bの直径の大小関係に対応して、穴 1 0 6の直径は穴 1 0 8の直径よりも小さく設定されている。穴 1 0 6および 1 0 8はキャリア 9 8の軸線 1 1 0の周りに均等に隔置され、径方向外方にて開いた実質的に U形の断面形状を有している。連結部 1 0 4は穴 1 0 6および 1 0 8の間にて軸線 1 1 0の周りに放射状に配列され且つ軸線 1 1 0に沿って延在する板状をなしている。尚、キャリア 9 8 は形状保持性および所要の強度を有する金属の如き任意の材料にて形成されてよいが、上述の構造を有するので、樹脂にて成形ざれることが好ましい。

外側回転部材 4 2 Aの内側にて支持リング 1 0 0および 1 0 2の軸線方向外側には支持リング 1 0 0および 1 0 2の外径よりも大きい外径を有するストッパリング 1 1 2および 1 1 4が配設され、外側回転部材 4 2 Aの孔に圧入により固定されている。ストッパリング 1 1 2および 1 1 4はキヤリア 9 8の支持リング 1 0 0および 1 0 2の軸線方向外側まで延在する断面 L形をなし、これによりキャリア 9 8が軸線方向外方へ外側回転部材 4 2 Aに対し相対的に移動することを阻止するようになつている。

尚、図 8に示されている如く、実施例 2に於いては、上記実施例 1に於ける異物侵入防止部材 8 0および 8 2に相当する部材は設けられておらず、キヤリァ 9 8の支持リング 1 0 0および 1 0 2が異物侵入防止部材としての機能をも果たすようになっているが、各ねじの螺合部へ異物が侵入することが確実に防止されるよう、上記実施例 1の場合と同様の異物侵入防止部材が設けられてもよい。

次にこの実施例 2に於ける外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6、遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8、タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2のねじ山形状（歯形）について説明する。

回転一直線運動変換装置 5 0に於ける各ねじは、ねじとして機能すると共に、歯車の歯として機能しなければならない。各ねじがねじとして機能するためには、有効ねじ径の位置に於いて互いに適正に嚙合っていなければならない。また各ねじが歯車の歯として機能するためには、各ねじ（齒車）のモジュールが互いに同一であり且つ圧力角が互いに同一であることが必要である。しかし回転一直線運動変換装置 5 0に於いては、互いに嚙み合う雄ねじ 5 2と雄ねじ 5 8のモジュールおよび圧力角の何れも互いに同一にすることができず、従って歯（ねじ山）の干渉が発生し易く、そのため組付け性が良好ではない。

一般に、二つのねじ同士が嚙合うためには、二つのねじのねじ山はピッチが互いに同一であり且つねじ山の角度が互いに同一であることが必要である。しかし回転一直線運動変換装置 5 0に於いては、有効ねじ径の比に対応する条数に対し雄ねじ 5 2の条数が増減されているため、ねじ山の角度を同じにすると円周方向の嚙合いの角度である圧力角が雄ねじ 5 2と雄ねじ 5 8とでは異なる値になる。

ねじ山の角度（軸線を通る断面で見た圧力角）をえとし、ねじの進み角およびリードをそれぞれ γおよび Lとし、ねじのピッチおよび条数をそれぞれ Ρおよび Νとし、有効ねじ径（基準ピッチ円直径）を φとすると、リード L、進み角 _γ、ねじ山のねじれ角 ]3、正面嚙み合い圧力角 αはそれぞれ下記の式 1〜4 により表される。

L = Ρ · Ν …… ( 1 )

γ =T a η— ¹ { PZ · π) } …… （2)

β = 0. 5 π - γ …… ( 3 )

ct =T a n一 ¹ {T a n (え） . T a n ( ]3 ) } …… （4)

従って、ピッチ P、ねじ条数 N、有効ねじ径 φが決定されれば、圧力角ひが計算により求められる。遊星ねじローラ 6 0のピッチ Ρρを lmmとし、条数 Np を 1 とし、有効ねじ径 φρを 4 mmとする。またタイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2と遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8の有効ねじ径の比を 3 ： 1 とし、タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2の差動条数を + 1 とすると、雄ねじ 5 2のリード Lは 4 mmとなり、有効ねじ径 φ sは 1 2 mmとなる。

従って、遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8のねじれ角 /3p を 8 5. 4 5° とし、タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2のねじれ角 ]35を8 3. 9 4° とし、遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8のねじ山角度； lp を 2 7. 5° としたときには、通常の歯車の場合の遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8の圧力角 α ρは 8 1 . 3 1 ° になる。この圧力角を満足するタイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2のねじ山角度 L s は 3 4 . 7 6 ° となり、このようなねじの嚙み合いでは圧力角が同一にならず、ねじ山角度で 7 . 2 6 ° の差が生じ、ねじの嚙み合いが干渉によって阻害される。

従って、タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2および遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8のねじのモジュールおよび圧力角が互いに相違する問題を克服して歯の干渉を防止すると共にバックラッシをなくすための特別の工夫が必要である。上述の如く、モジュールおよび圧力角が相違することは有効ねじ径の比に対応する条数の関係に対しタイ口ッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2の条数が増減されていることが原因であり、条数の増減によるリード角の相違に起因して歯の干渉が発生する。よってリード角が相違するねじを適正に螺合させるためには、ねじ山の形状を如何に設定すべきであるかが重要である。

回転一直線運動変換装置 5 0に於けるねじは歯車としても機能するので、ねじを歯車として見ると、遊星ねじローラ 6 0およびタイ口ッド連結バー 1 4の歯は基準ピッチ円の位置に於いて互いに嚙み合い、遊星ねじローラ 6 0およびタイ口ッド連結バー 1 4の回転に伴って遊星ねじローラ 6 0の歯の歯先とタイ口ッド連結バー 1 4の歯の歯元とが係合し、遊星ねじローラ 6 0の歯の歯元とタイロッド連結バー 1 4の歯の歯先とが係合する。よってこれらの係合が密になるようねじ山の形状を設定すればよい。

まず、遊星ねじローラ 6 0およびタイロッド連結バー 1 4のねじ山角度の平均値である仮想のねじ山角度を決定し、その仮想のねじ山角度を圧力角に変換すれば、その値が両者の嚙合いの圧力角の平均値である。その圧力角からそれぞれの進み角（リード角）の違いにより計算されるねじ山角度を逆に求める。計算の流れは以下の通りである。まず遊星ねじローラ 6 0およびタイ口ッド連結バー 1 4のねじの条件から平均ねじれ角 a を求め、平均ねじ山角度え a を決定し、上記式 4に従って平均圧力角 a a を演算する。次いでこの平均圧力角 aaおよびそれぞれのねじれ角 i3p、 β sに基づき上記式 4に従って遊星ねじローラ 6 0のねじ山角度； Lp およびタイロッド連結バー 1 4のねじ山角度え s を演算する。

前述のねじの条件を例に説明すると、まずねじの条件から、平均ねじれ角 i3_a は以下の如く演算される。

]3a= (i3 p + j3 s ) / 2

= ( 8 5. 3 1 + 8 3. 94 ) / 2 = 84. 7 0

次に平均ねじ山角度え aを 2 7. 5° に決定すると、平均圧力角 etaは 7 9. 8 9° となる。この圧力角を満足する遊星ねじローラ 60のねじ山角度； Lp は

3 0. 7 5° であり、タイロッド連結バー 1 4のねじ山角度； Isは 24. 0 5° である。尚、ねじ山角度え s、 λ pはタイロッド連結バー 1 4の差動条数が正の値であるときにはえ sくえ ρであり、タイロッド連結バ一 1 4の差動条数が負の値であるときにはえ s >え ρである。よってタイロッド連結バー 1 4の差動条数が一 1であるときには遊星ねじローラ 6 0のねじ山角度え ρ は 24. 0 5° であり、タイロッド連結バー 1 4のねじ山角度え sは 3 0. 7 5° である。かくしてねじ山角度の演算が完了すると、ねじ山角度に基づいて各ねじのねじ山形状を求める。以下ねじ山形状の決定方法について説明する。

回転一直線運動変換装置 5 0はタイロッド連結バー 1 4または外側回転部材

4 2 Αが他方に対しスラスト方向に押出される回転一直線運動変換装置である。スラスト方向の大きい荷重に耐え且つバックラッシをなくすためには、タイ口ッド連結バー 1 4、遊星ねじローラ 6 0、外側回転部材 4 2 Aのねじ山は、軸線 1 2を通る断面で見てねじ山の角度ができるだけ小さく、ねじ山の強度が高く、ねじ山が有効ねじ径の位置に於いて互いに嚙合い、ねじ山が隙間なく互いに嵌合することが必要である。

従来のはす歯歯車との嚙合いの相違点は、はす歯歯車の歯は軸線に垂直な断面で見て互いに隙間なく嚙合うことにより回転運動の伝達を円滑に行うのに対し、回転—直線運動変換装置 50に於いてはねじ山が軸線に垂直な方向だけでなくスラスト方向についても隙間なく互いに嚙合うことが必要であるということである。即ち、回転一直線運動変換装置 5 0に於いては、軸線に垂直な断面に於いてのみならず軸線を通る断面に於いてもねじ山が互いに密に嵌合しなければならない。

また滑りねじやボールねじ等の従来の回転一直線運動変換装置に於いては、ねじ等の接触部が軸線を中心とする螺旋状をなしているが、逆効率を確実に 0 にするためにはタイ口ッド連結バー 1 4および遊星ねじローラ 6 0のねじ山の接触部が軸線 1 2の周りに螺旋状をなしていないことが重要であり、本発明の装置に於いては、スラスト方向に大きい力の伝達が可能であるよう、ねじ山は軸線 1 2を通る断面で見て互いに隙間なく嵌合し、ねじ山の接触部は軸線 1 2 を中心とする放射線状をなしている。

ねじ山の形状を決定するにあたり、外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6の干渉および加工性の点から、外側回転部材 4 2 Aのねじ溝の角度を 4 5 ° 以下に設定することができない。一般に、ねじ溝の角度が 5 5 ° 以上でなければ、従つてねじ山角度； n が 2 7 . 5 ° 以上でなければ、外側回転部材 4 2 Aのねじを連続的に加工したり軸線を通る断面で見て直線的なねじ山形状のねじを形成することができない。

またタイロッド連結バー 1 4の差動条数が正の値であるか負の値であるかによって歯形の決定方法が異なる。

( 1 ) タイロッド連結バーの雄ねじの差動条数が正の値である場合

まず外側回転部材 4 2 Aのねじ溝の角度を決定する。外側回転部材 4 2 Aのねじ山角度； L nはねじ溝の角度の 1 / 2である。

今、外側回転部材 4 2 Aのねじ溝の角度を 5 5 ° とすると、ねじ山角度え n は 2 7 . 5 ° となる。またタイロッド連結バー 1 4の差動条数が正の値である場合に於いてタイ口ッド連結バー 1 4および遊星ねじローラ 6 0のモジュールが互いに異なる場合には、そのことに起因するねじ山の干渉は遊星ねじローラ 6 0のねじの歯元とタイ口ッド連結バー 1 4のねじの歯先に於いて集中的に発生する。遊星ねじローラ 6 0のねじおよびタイロッド連結バ一 1 4のねじの平均の圧力角を演算すべく、ねじ山の角度（軸線を通る断面に於ける平均圧力角 a) を 2 7 . 5 ° とする。この場合、遊星ねじローラ 6 0の歯元のねじ山角度 A piは 2 4 . 0 5 ° となり、タイロッド連結バー 1 4のねじの歯先のねじ山角度 L soは 3 0 . 7 5 ° となる。

よって遊星ねじローラ 6 0のねじは、歯先に於いて 2 7 . 5 ° のねじ山角度え poを有し、歯元に於いて 2 4 . 0 5 ° のねじ山角度え piを有する場合に、軸線 1 2を通る断面で見て外側回転部材 4 2 Aのねじと密に嵌合する。

またタイロッド連結バー 1 4のねじは、歯先に於いて 3 0 . 7 5 ° のねじ山角度え soを有し、歯元に於いて外側回転部材 4 2 Aの歯先のねじ山角度と同一の 2 7 . 5 ° のねじ山角度え s iを有する場合に、遊星ねじローラ 6 0のねじとスラスト方向および回転方向の何れに於いても密に嵌合する。

遊星ねじローラ 6 0の歯元およびタイ口ッド連結バー 1 4の歯先は回転伝達方向である軸線 1 2に垂直な断面で見て同一の圧力角を有していなければならない。またタイロッド連結バー 1 4および遊星ねじローラ 6 0は有効ねじ径の位置を中心としてその径方向内側および外側の領域に於いて連続的に嚙合う状況になげればならない。よって軸線 1 2を通る断面に於ける平均圧力角は、外側回転部材 4 2 Aのねじ山角度え n、遊星ねじローラ 6 0の歯先のねじ山角度え po、タイ口ッド連結バー 1 4の歯元のねじ山角度え s i と同一の 2 7 . 5 ° である。

以上の考察より解る如く、外側回転部材 4 2 Aのねじ山角度は加工上の制約の範囲内にてできる限り小さい鋭角であり、遊星ねじローラ 6 0の歯先のねじ山角度およびタイ口ッド連結バー 1 4の歯元のねじ山角度が外側回転部材 4 2 Aのねじ山角度と同一であり、遊星ねじローラ 4 2の歯元のねじ山角度およびタイロッド連結バー 1 4の歯先のねじ山角度がそれらの平均に於いて外側回転部材 4 2 Aのねじ山角度と同一である場合に、各ねじの歯形が最も理想的な歯形になることが解る。従って上記例の場合の各ねじの好ましいねじ山角度は以下の通りである。外側回転部材 4 2 Aのねじ山角度 λη =遊星ねじローラ 6 0の歯先のねじ山角度え ρο

=タイ口ッド連結バー 1 4の歯元のねじ山角度え si

= 2 7. 5°

遊星ねじローラ 6 0の歯元のねじ山角度； Lpi= 2 4. 0 5°

タイ口ッド連結バー 1 4の歯先のねじ山角度； L so= 3 0. 7 5°

尚、各ねじの歯形形状は回転による干渉が生じないよう、インボリユート関数により補正される。

( 2) タイロッド連結バー 1 4の差動条数が負の値である場合

この場合にも外側回転部材 4 2 Aのねじ山角度え n はねじ溝の角度による制約を受ける。またタイロッド連結バー 1 4の差動条数が負の値である場合に於いてタイ口ッド連結バー 1 4および遊星ねじローラ 6 0のモジュールが互いに異なる場合には、そのことに起因するねじ山の干渉は遊星ねじローラ 6 0のねじの歯先とタイ口ッド連結バー 1 4のねじの歯元に於いて集中的に発生する。従ってタイロッド連結バー 1 4の差動条数が正の値である場合と同様、外側回転部材 4 2 Aのねじ溝の角度を 5 5° とすると、ねじ山角度 ληは 2 7. 5° となる。よって遊星ねじローラ 6 0のねじの歯先のねじ山角度； Ιρο も 2 7. 5° となり、歯元は軸線 1 2を通る断面で見て密に嚙み合う必要があるので、歯元のねじ山角度え pi も 2 7 · 5° となる。またタイロッド連結バー 1 4のねじの歯先も遊星ねじローラ 4 2のねじの歯元と嚙み合うので、タイロッド連結バー 1 4のねじの歯先のねじ山角度え soも 2 7. 5° となる。

よってタイロッド連結バ一 1 4のねじの歯元のねじ山角度； L si のみがモジユールの相違の影響を受けるので、上記式 4に従って演算されればよく、その値は 1 9. 1 4° である。

以上の考察より解る如く、外側回転部材 4 2 Aのねじ山角度は加工上の制約の範囲内にてできる限り小さい鋭角であり、遊星ねじローラ 6 0の歯先および歯元のねじ山角度およびタイ口ッド連結バー 1 4の歯先のねじ山角度が外側回転部材 4 2 Aのねじ山角度と同一であり、タイロッド連結バー 1 4の歯元のねじ山角度が平均圧力角およびねじれ角に基づき演算される二つのねじ山角度のうちの小さい方の値である場合に、各ねじの歯形が最も理想的な歯形になることが解る。

尚、タイロッド連結バー 1 4の差動条数が負の値である場合にも、各ねじの歯形形状は回転による干渉が生じないよう、インボリユート関数により補正される。

図 1 1は各ねじの軸線に沿う拡大部分断面図であり、（A )は外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6を示し、（B ) は遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8を示し、 ( C )はタイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2を示している。図 1 1に於いて、符号 1 2 0、 1 2 2、 1 2 4はそれぞれ雌ねじ 5 6、雄ねじ 5 8、雄ねじ 5 2 を歯車として見たときの基準ピッチ円を示している。

図 1 1に示されている如く、外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6は台形の歯形を有し、遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8およびタイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2はィンボリュ一ト歯形を有している。外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6のねじ溝は θ η の開き角（ θ ηΖ 2に等しいねじ山角度； L n) を有し、遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8のねじ山は； L po の歯先のねじ山角度および； I po よりも小さレ、； I piの歯元のねじ山角度を有している。タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2のねじ山は； L so の歯先のねじ山角度および； I so よりも小さい； L s i の歯元のねじ山角度を有している。

タイロッド連結バー 1 4の差動条数 N s は + 1、即ち外側回転部材 4 2 Aまたはタイロッド連結バー 1 4が回転されてもタイ口ッド連結バ一 1 4、遊星ねじローラ 6 0、外側回転部材 4 2 Aの何れもスラスト変位しないタイ口ッド連結バー 1 4、遊星ねじローラ 6 0、外側回転部材 4 2 Aの有効ねじ径および条数の関係に対し 1多い数に設定されているので、図 1 1に示されている如く、遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8の歯先のねじ山角度； L po は外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6のねじ山角度； L n と同一の値に設定され、タイロッド連結バ一 1 4の雄ねじ 5 2の歯元のねじ山角度； si も； L nと同一の値に設定されている。

図 1 2はタイロッド連結バー 1 4の差動条数 N s が + 1である図示の実施例 2について、上述の如く歯形が設定された外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6と遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8との嚙合状態（A )、および遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8とタイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2との嚙合状態（B ) を示している。図 1 2より解る如く、軸線 1 2を通る断面で見て、遊星ねじローラ 6 0はタイ口ッド連結バー 1 4および外側回転部材 4 2 Aに対し良好に嚙み合っている。

また図 1 3は実施例 2に於ける回転 -直線運動変換装置 5 0の長手方向中央部の軸線 1 2に垂直な断面を示す拡大縦断面図である。尚、図 1 3に於いて、細線は各ねじの有効ねじ径（歯車のピッチ円直径）を表し、太線はねじの歯形の断面を示している。また図 1 3に於いては、明瞭化の目的で各部材のハッチングは省略されている。図 1 3より解る如く、軸線 1 2に垂直な断面に於いても、遊星ねじローラ 6 0はタイロッド連結バー 1 4および外側回転部材 4 2 A に対し歯としての嚙み合いを維持しており、従って遊星ねじローラ 6 0、タイロッド連結バー 1 4、外側回転部材 4 2 Aは互いに歯車の嚙み合いとして相互に回転力を伝達する。

タイロッド連結バー 1 4の差動条数 N s が一 1、即ち外側回転部材 4 2 Aまたはタイロッド連結バー 1 4が回転されてもタイ口ッド連結バー 1 4、遊星ねじローラ 6 0、外側回転部材 4 2 Aの何れもスラスト変位しないタイ口ッド連結バー 1 4、遊星ねじローラ 6 0、外側回転部材 4 2 Aの有効ねじ径および条数の関係に対し 1少ない数に設定されている場合には、図 1 4に示されている如く、外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6のねじ山角度； L n、遊星ねじローラ 6 0 の雄ねじ 5 8の歯元角え pi、タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2の歯先角え soとは互いに同一の値に設定される。またタイ口ッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2の歯元角 λ si はタイ口ッド連結バー 1 4の歯元のねじ山角度が平均圧力角およびねじれ角に基づき演算される二つのねじ山角度のうちの小さい方の値に設定される。

図 1 5はタイ口ッド連結バー 1 4の差動条数 N s が— 1である場合について、上述の如く歯形が設定された外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6と遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8との嚙合状態（A )、および遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8とタイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2との嚙合状態（B ) を示している。図 1 5より解る如く、タイロッド連結バー 1 4の差動条数 N s が一 1である場合にも、軸線 1 2を通る断面で見て、遊星ねじローラ 6 0はタイロッド連結バ一 1 4および外側回転部材 4 2 Aに対し良好に嚙み合う。また図には示されていないが、図 1 3の場合と同様、軸線 1 2に垂直な断面に於いても、遊星ねじローラ 6 0はタイ口ッド連結バー 1 4および外側回転部材 4 2 Aに対し歯としての嚙み合いを維持し、従って遊星ねじローラ 6 0、タイロッド連結バー 1 4、外側回転部材 4 2 Aは互いに歯車の嚙み合いとして相互に回転力を伝達する。かくして図示の実施例 2によれば、上述の実施例 1の場合と同様、タイロッド連結バー 1 4、遊星ねじローラ 6 0、外側回転部材 4 2 Aは互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たすと共に、遊星ねじローラ 6 0および外側回転部材 4 2 Aは互いに共働して差動ねじとしての機能を果たし、またタイロッド連結バー 1 4が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、外側回転部材 4 2 Aが回転可能に且つスラスト変位不可能に支持されている。従つて、回転角度と直線変位量とを一対一に正確に対応させて外側回転部材 4 2 Aの回転運動を正確にタイ口ッド連結バー 1 4の直線運動に正確に変換することができる。

特に図示の実施例 2によれば、外側回転部材 4 2 Aが回転されても遊星ねじローラ 6 0はスラスト変位せず、タイロッド連結バー 1 4のみがスラスト変位するので、例えば上述の実施例 1の場合の如く回転スリーブ 4 2が回転されると遊星ねじローラ 6 0もスラスト変位する構造の場合に比してスラスト変位する部材全体の質量を小さくすることができ、また外側回転部材 4 2 Aの長さを小さくしてパワーステアリング装置の長さを小さくすることができる。

上述の如く、上記実施例 1の回転一直線運動変換装置 5 0も良好に機能するが、タイロッド連結バー 1 4にごみ等の異物が付着すると、タイロッド連結バ一 1 4と遊星ねじローラ 6 0とが固着した状態になり、その結果内側回転スリ —ブ 4 2と遊星ねじローラ 6 0と間に滑りが発生し、内側回転スリーブ 4 2のみがタイ口ッド連結バー 1 4および遊星ねじローラ 6 0に対し相対的に軸線 1 2に沿って変位することがある。特にこの現象は内側回転スリーブ 4 2と遊星ねじローラ 6 0と間に潤滑剤が塗布された場合に顕著になる。またタイロッド連結バー 1 4が上述の差動原理に基づかずに遊星ねじローラ 6 0に対し滑ることにより、遊星ねじローラ 6 0とタイロッド連結バー 1 4との間にねじの滑り変位が発生する場合がある。

これに対し実施例 2の回転—直線運動変換装置 5 0によれば、各遊星ねじ口ーラ 6 0は雄ねじ 5 8に対し軸線方向両側に一体に形成された外歯車 9 0および 9 2を有し、これらの外歯車はそれぞれ外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6の領域に対し軸線方向両側に固定された内歯車 9 4および 9 6と嚙合し、外歯車 9 0、 9 2および内歯車 9 4、 9 6の嚙み合いにより外側回転部材 4 2 Aまたは遊星ねじローラ 6 0の回転が強制的に他方へ伝達されるので、外側回転部材 4 2 Aと遊星ねじローラ 6 0と間に滑りが発生することに起因して外側回転部材 4 2 Aのみがタイ口ッド連結バー 1 4および遊星ねじローラ 6 0に対し相対的に軸線 1 2に沿つて変位することを確実に防止することができる。

また外側回転部材 4 2 Aが軸線 1 2の周りに回転されると、その回転により上述の如く遊星ねじローラ 6 0が確実に回転され、遊星ねじローラ 6 0が自身の軸線 6 2の周りに確実に回転すると共にタイ口ッド連結バー 1 4の周りに確実に公転するので、タイロッド連結バー 1 4を確実に差動原理に基づいて軸線に沿ってスラスト変位させ、タイ口ッド連結バー 1 4が滑ることを防止することができる。特に実施例 2の回転一直線運動変換装置 5 0によれば、上述の如く外歯車 9 0および 9 2の軸線は遊星ねじローラ 6 0の軸線 6 2に整合し、外歯車 9 0および 9 2の基準ピッチ円の直径は遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8の基準ピッチ円の直径と等しい。また外歯車 9 0、 9 2と内歯車 9 4、 9 6の歯数比は雄ねじ 5 8と外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6の有効ねじ径の比に等しく、従つて雄ねじ 5 8と雌ねじ 5 6の条数の比に等しい。

従って、外側回転部材 4 2 Aおよび遊星ねじローラ 6 0の回転数の関係を外歯車 9 0、 9 2および内歯車 9 4、 9 6の歯数比によって正確に規制すると共に、雄ねじ 5 8およぴ雌ねじ 5 6の本来あるべき有効ねじ径の比の関係と正確に一致させることができる。よって雄ねじ 5 8および雌ねじ 5 6の公差に起因する有効ねじ径の比の関係のずれや経時変化等に起因する実際の有効ねじ径の比に変化が生じても、差動原理に基づく作動を確保するための外側回転部材 4 2 Aと遊星ねじローラ 6 0の回転数の関係を確実に維持することができ、これにより、上記実施例 1の場合に比して長期間に亘り回転一直線運動変換装置 5 0の確実且つ正確な作動を確保することができる。

尚、図示の実施例 2の回転一直線運動変換装置 5 0の構成に於いては、タイ口ッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2と遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8が互いに逆であり、これらのねじ自体がはす歯の歯車結合を構成している。よって回転の伝達や回転一直線運動変換装置 5 0の基本的な動作には外歯車 9 0、 9 2および内歯車 9 4、 9 6は不要である。従って実施例 2の回転—直線運動変換装置 5 0の構成に於いては、外歯車 9 0、 9 2および内歯車 9 4、 9 6は、前述の如き滑りに起因する差動原理に基づかない作動を確実に排除し、狙った差動原理に基づく動作を確実に行わせる最も簡便な手段として補助的に追加されたものである。

また図示の実施例 2の回転—直線運動変換装置 5 0の構成に於いては、外歯車 9 0、 9 2および内歯車 9 4、 9 6は、上述の如くタイロッド連結バー 1 4 の動作をも規定することができる。即ち、実施例 2の回転一直線運動変換装置 5 0の構成に於いては、タイ口ッド連結バー 1 4と遊星ねじローラ 6 0との間の滑りをも排除できる。

また全ての遊星ねじローラ 6 0が同一に形成される場合にも、遊星ねじローラ 6 0の一端に於ける雄ねじ 5 8の位相に対する外歯車 9 0の位相の関係が遊星ねじローラ 6 0の他端に於ける雄ねじ 5 8の位相に対する外歯車 9 2の位相の関係と異なる場合があるので、外側回転部材 4 2 Aに対する全ての遊星ねじローラ 6 0の方向が確実に同一の方向になるよう、全ての遊星ねじローラ 6 0 が外側回転部材 4 2 Aに対し組付けられなければならない。

この点に関し、実施例 2の回転一直線運動変換装置 5 0によれば、上述の如く遊星ねじローラ 6 0の一端のシャフト部 6 O Aの直径は他端のシャフト部 6 0 Bの直径よりも小さく設定されており、これに対応してキヤリア 9 8の支持リング 1 0 0の穴 1 0 6の直径は支持リング 1 0 2の穴 1 0 8の直径よりも小さく設定されている。従って、外側回転部材 4 2 Aに対する全ての遊星ねじ口 'ーラ 6 0の方向を容易に且つ確実に同一の方向にすることができ、これにより全ての遊星ねじローラ 6 0を外側回転部材 4 2 Aに対し適正に組付けることができると共に、外歯車 9 0および 9 2を内歯車 9 4および 9 6に対し適正に嚙み合わせることができる。

また遊星ねじローラ 6 0の外歯車 9 0および 9 2と内歯車 9 4および 9 6との嚙み合いによる回転の伝達を円滑に行わせるためには、これらの外歯車および内歯車の歯数が多い方が好ましいが、歯数を多くしょうとすると遊星ねじ口ーラ 6 0の直径を小さくすることができず、また歯数が多くなると歯の大きさが小さくなり、転造等による歯車の加工が困難または不可能になる。

実施例 2の回転—直線運動変換装置 5 0によれば、遊星ねじローラ 6 0の外歯車 9 0および 9 2の歯形は互いに他に対し 0 ° よりも大きく 3 6 0 ° よりも小さい位相差を有し、内齒車 9 4および 9 6の歯形も互いに他に対し外歯車 9 0および 9 2の位相差と同一の位相差を有している。従って、歯の大きさを小さくすることなく歯数が 2倍の場合と同等の効果を得ることができ、これにより遊星ねじローラ 6 0の直径が大きくなって回転一直線運動変換装置 5 0が大型化することを防止することができると共に、タイロッド連結バー 1 4の雄ねじ 5 2および外側回転部材 4 2 Aの雌ねじ 5 6の加工と同様、遊星ねじローラ 6 0の雄ねじ 5 8および外歯車 9 0、 9 2を切削加工ではなく、低廉な転造により形成することができる。

更に実施例 2の回転一直線運動変換装置 5 0によれば、上述の如く外歯車 9 0および 9 2は雄ねじ 5 8の両端部の領域に平歯車の歯形が加工されることにより形成され、雄ねじ 5 8のねじ山が軸線 6 2に沿って延在し且つ軸線 6 2の周りに均等に隔置された平歯車の歯溝により分断された形態をなしている。従つて、外歯車 9 0および 9 2が遊星ねじローラ 6 0の本体とは別体の部材として形成され、遊星ねじローラ 6 0の本体に固定される場合に比して、遊星ねじローラ 6 0を容易に且つ能率よく且つ低廉に製造することができる。また遊星ねじローラ 6 0が外側回転部材 4 2 Aに対し組み付けられる際に、外歯車 9 0 および 9 2は雄ねじ 5 8の一部として機能することができる。

図 1 6は本発明による車輛用電動式パワーステアリング装置の実施例 3の要部を示す断面図であり、図 1 7は図 1 6に示された遊星式差動ねじ型回転一直線運動変換装置を示す拡大断面図である。また図 1 8は図 1 6に示されたァクティブ操舵制御用電動機を示す拡大断面図である。尚、図 1 6〜図 1 8に於いて、図 1〜図 4または図 7に示された部分と同一の部分にはこれらの図に於いて付された符号と同一の符号が付されている。

この実施例 3に於いては、回転スリーブ 3 0および回転スリーブ 4 2にカロえて、中間回転スリーブ 4 2 B、回転支持スリーブ 1 1 0、アクティブ操舵用回転スリーブ 1 1 2が設けられている。中間回転部材 4 2 Bは回転スリーブ 4 2 の他端とアクティブ操舵用回転スリーブ 1 1 2の一端の間に配置され、回転支持スリーブ 1 1 0は中間回転スリーブ 4 2 Bの径方向外側に配置されている。回転支持スリーブ 1 1 0は軸受 1 1 4を介してハウジング 1 6により軸線 1 2 の周りに回転可能に支持されている。回転スリーブ 4 2の他端とアクティブ操舵用回転スリ一ブ 1 1 2の一端と中間回転部材 4 2 Bとの間にて相互に回転を伝達する複合回転伝達機構として差動歯車装置 1 1 6が設けられている。図 1 7に詳細に示されている如く、差動歯車装置 1 1 6は回転スリーブ 4 2の他端に設けられ軸線 1 2に整合してタイ口ッド連結バー 1 4の周りに延在する傘歯車 1 1 8と、アクティブ操舵用回転スリーブ 1 1 2の一端に設けられ軸線 1 2に整合し且つ傘歯車 1 1 8に対向してタイロッド連結バー 1 4の周りに延在する傘歯車 1 2 0と、軸線 1 2に垂直な軸線 1 2 2の周りに回転可能に支持され傘歯車 1 1 8および 1 2 0と嚙合する複数個の傘歯車 1 2 4とを有している。

各傘歯車 1 2 4の径方向外側の軸部は回転支持スリーブ 1 1 0により軸受 1 2 6を介して軸線 1 2 2の周りに回転可能に支持され、傘歯車 1 2 4の径方向内側の軸部は中間回転部材 4 2 Bにより軸受 1 2 8を介して軸線 1 2 2の周りに回転可能に支持されている。従って、中間回転部材 4 2 Bは回転支持スリーブ 1 1 0と同一の回転数にて軸線 1 2の周りに回転する。中間回転部材 4 2 B と回転スリーブ 4 2の他端との間には軸受 1 3 0が設けられ、中間回転部材 4 2 Bとアクティブ操舵用回スリーブ 1 1 2の一端との間には軸受 1 3 2が設けられ、これにより回転部材 4 2 Bは軸受 1 3 0および 1 3 2を介して回転スリーブ 4 2の他端とアクティブ操舵用回転スリーブ 1 1 2の一端により軸線 1 2の周りに回転可能に支持されている。

回転スリーブ 4 2とアクティブ操舵用回転スリーブ 1 1 2との間にて差動歯車装置 1 1 6の径方向内側には遊星式差動ねじ型回転一直線運動変換装置 5 0 が設けられている。回転一直線運動変換装置 5 0の構造は中間回転部材 4 2 B が回転されても、中間回転部材 4 2 Bも遊星ねじローラ 6 0 もスラスト変位しないものである。

図 1 8に詳細に示されている如く、アクティブ操舵用回転スリ一ブ 1 1 2の他端にはウォームギヤ 1 3 4が設けられており、ウォームギヤ 1 3 4にはゥォーム 1 3 6が嚙合している。ウォーム 1 3 6はアクティブ操舵用の電動機 1 3 8の回転軸 1 4 0に連結されており、ウォームギヤ 1 3 4とウォーム 1 3 6は電動機 1 3 8の回転を軸線 1 2の周りの回転としてアクティブ操舵回転スリ一ブ 1 1 2に伝達する回転伝達機構を構成している。

したがって、この実施例 3は、実施例 1および 2と同様にパワーアシストの機能を有し、実施例 1の場合と同様にアクティブ操舵の機能を有する。

かくして図示の実施例 3によれば、パワーアシスト用の電動機 3 4の回転力は回転スリーブ 4 2を駆動し、差動歯車装置 1 1 6を経て遊星式差動ねじ型回転一直線運動変換装置 5 0の中間回転部材 4 2 Bに伝達され、一方、ァクティブ操舵用の電動機 1 3 8の回転はウォーム 1 3 6とウォームギヤ 1 3 4よりなる回転伝達機構および差動歯車装置 1 1 6を経て回転一直線運動変換装置 5 0 の中間回転部材 4 2 Bに伝達される。パワーアシスト用の電動機 3 4の回転力は増速装置として作動する遊星歯車装置 3 6の出口にて回転スリーブ 4 2に伝達されるので、上述の実施例 1の場合に比して一層強力にパワーアシストを行うことができる。

一方、アクティブ操舵用の電動機 1 3 8はウォーム 1 3 6とウォームギヤ 1 3 4を経てアクティブ操舵用回転スリーブ 1 1 2を回転させるので、軽量のものでよい。尚、この実施例に於けるアクティブ操舵用の電動機も上述の実施例 1の場合と同様タイ口ッド連結バー 1 4と同軸の電動機に置き換えられてもよレ、₀

以上に於いては本発明をいくつかのの実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば、上述の各実施例に於いては、ウォームシャフト 2 6の回転を増速してウォームギヤ 2 8に伝達する遊星歯車装置による增速装置 3 3が設けられているが、増速装置 3 3は遊星歯車装置以外の増速装置であってもよく、また増省略されてもよい。

また上述の各実施例に於いては、一つのタイ口ッド連結バー 1 4の両端に左右のタイロッド 2 0 Lおよび 2 0 Rが枢着され、左右の操舵輪が同時に同量転舵されるようになっているが、タイ口ッド連結バーとして一端にて左側のタイ口ッドに枢着された左側のタイ口ッド連結バーと一端にて右側のタイ口ッドに枢着された右側のタイロッド連結バーとが設けられ、変速機構として左側および右側の変速機構が設けられ、アクティブ操舵用の電動機として左側および右側の電動機が設けられ、アクティブ操舵による左右の操舵輪の転舵量を相互に独立して制御し得るよう修正されてもよい。

また上述の各実施例に於いては、回転一直線運動変換装置は遊星式差動ねじ型回転一直線運動変換装置であるが、これらの実施例の何れかに於いて回転一直線運動変換装置が例えばボールねじ機構の如き当技術分野に於いて公知の回転一直線運動変換装置に置き換えられてよい。

また上述の実施例 1に於いては、回転スリーブ 3 0と内側回転スリーブ 4 2 と外側回転スリーブ 3 8との間には変速機構として遊星歯車装置 3 6が設けられているが、変速機構は上述の実施例 3の差動歯車装置と同様の差動歯車装置に置き換えられてもよい。

また上述の実施例 1に於いては、外側回転スリーブ 3 8はタイ口ッド連結バ一 1 4と同軸のアクティブ操舵用の電動機 4 8により直接回転されるようになつているが、上述の実施例 3の場合と同様にウォームとウォームギヤよりなる回転伝達機構を介してアクティブ操舵用の電動機 4 8により回転されてもよレ、。また上述の各実施例に於いては、回転一直線運動変換装置 5 0の差動条数は + 1又は一 1であるが、差動条数は任意に設定されてよい。

また上述の実施例 1に於いては、異物侵入防止部材 8 0および 8 2はそれぞれ内側回転スリーブ 4 2の雌ねじ 5 6に係合する雄ねじ 8 4、 8 6を有しているが、これらのねじが省略されてもよく、また異物侵入防止部材は一端にてスラスト変位する部材に支持され且つ他端にて回転する部材に相対回転可能に接続されたゴムの如き弾性材ょりなる筒形のダストブーツに置き換えられてもよレ、。また上述の実施例 1に於いては、キャリア 6 4および 6 6は環状のブロック状をなしているが、キャリア 6 4および 6 6は軸線 1 2に垂直に延在する円環板状の部材として構成されてもよく、その場合には遊星ねじローラ 6 0の回転振動を効果的に減衰させることができるよう、制振鋼板にて形成されることが好ましい。

また実施例 2に於ける外歯車 9 0、 9 2および内歯車 9 4、 9 6等は、遊星ねじローラ 6 0の何れかの端部側にのみ設けられてもよく、また歯車以外の回転伝達構造に置き換えられてもよく、更に実施例 2に於いては外側回転部材 4 2 A、遊星ねじローラ 6 0、タイロッド連結バー 1 4の各ねじの歯形が上述の如くこれらの部材間に於いて適正に回転が伝達される歯形に設定されているので、外歯車 9 0、 9 2および内歯車 9 4、 9 6等が省略されてもよレ、。

また実施例 2に於ける各部材のねじのねじ山角度や歯形が実施例 1に適用されてもよく、外歯車 9 0、 9 2および内歯車 9 4、 9 6若しくはキャリア 9 8 の構造が実施例 1に適用されてもよい。

Claims

請求の範囲

1 . 直線運動可能に支持されたタイロッド連結バーと、前記タイロッド連結バ

—の周りに回転可能な回転部材と、ステアリングシャフ卜の回転を前記回転部材の回転に変換する回転変換装置と、前記回転部材の回転を前記タイロッド連結バーの直線運動に変換する回転一直線運動変換装置と、前記回転部材に回転力を付与するパワーアシスト用の電動機とを有することを特徴とする車輛用電動式パワーステアリング装置。

2 .前記回転一直線運動変換装置は螺旋ねじ歯にて互いに嚙み合うリングギヤ、サンギヤ、プラネタリピユオンおよび前記ブラネタリピニオンを担持するキヤリアを有する遊星歯車装置であり、前記リングギヤ、サンギヤ、プラネタリピ二オンの各々の有効ねじ径に対するねじ条数の対比に於いて、リングギヤとサンギヤの何れか一方が他方のギヤとブラネタリピニオンに比してねじ条数を増大されるかまたは減小されていることによりプラネタリピニオンの遊星運動を伴ってリングギヤがサンギヤの周りに回転するときリングギヤとサンギヤの間にスラスト変位を生ずるようになつているものであることを特徴とする請求項 1に記載の車輛用電動式パワーステアリング装置。

3 . 前記のねじ条数の相対的増大または減小はリングギヤについてなされており、リングギヤはサンギヤおよびブラネタリピニオンに比して軸長が長くされ、リングギヤの回転に伴ってサンギヤとブラネタリピニオンがリングギヤに沿つてリングギヤに対し軸線方向に相対変位するようになっていることを特徴とする請求項 2に記載の車輛用電動式パワーステアリング装置。

4 .前記のねじ条数の相対的増大または減小はサンギヤについてなされており、サンギヤはリングギヤおょぴプラネタリピニオンに比して軸長が長くされ、リングギヤの回転に伴ってリングギヤとプラネタリピニオンがサンギヤに沿ってサンギヤに対し軸線方向に相対変位するようになっていることを特徴とする請求項 2に記載の車輛用電動式パワーステアリング装置。

5 . 前記サンギヤのねじ条数が前記リングギヤおよびブラネタリピニオンのねじ条数に対比して相対的に 1条増大されており、前記リングギヤ、サンギヤ、プラネタリピニオンの螺旋ねじ歯はリングギヤ、サンギヤ、プラネタリピニォンの中心軸線を含む平断面で見て左右対称の山形であり、前記リングギヤのねじ山角度と前記ブラネタリピニオンの歯先のねじ山角度と前記サンギヤの歯元のねじ山角度が等しくされ、前記ブラネタリピニオンは歯元のねじ山角度が歯先のねじ山角度より小さくされたインボリユート形状であり、前記サンギヤは歯先のねじ山角度が歯元のねじ山角度より大きくされたィンボリュ一卜形状であることを特徴とする請求項 4に記載の車輛用電動式パワーステアリング装置

6 . 前記サンギヤのねじ条数が前記リングギヤおよびプラネタリピニオンのねじ条数に対比して相対的に 1条減小されており、前記リングギヤ、サンギヤ、プラネタリピニオンの螺旋ねじ歯はリングギヤ、サンギヤ、プラネタリピニォンの中心軸線を含む平断面で見て左右対称の山形であり、前記リングギヤのねじ山角度と前記ブラネタリピニオンの歯先および歯元のねじ山角度と前記サンギヤの歯先のねじ山角度が等しくされ、該サンギヤは歯元のねじ山角度が歯先のねじ山角度より小さくされたィンボリユート形状であることを特徴とする請求項 4に記載の車輛用電動式パワーステアリング装置。

7 . 前記サンギヤとブラネタリピニオンの互いに対抗する端部には互いに嚙み合う外歯車が設けられていることを特徴とする請求項 3に記載の車輛用電動式パワーステアリング装置。

8 . 前記リングギヤとブラネタリピニオンの互いに対抗する端部には互いに嚙み合う外歯車が設けられていることを特徴とする請求項 4に記載の車輛用電動式パワーステアリング装置。

9 . 前記プラネタリピニオンの端部に設けられた外歯車は該プラネタリピニォンの螺旋ねじ歯の部分と一体に形成されていることを特徴とする請求項 7または 8に記載の車輛用電動式パワーステアリング装置。

1 0 . 前記回転部材は前記タイロッド連結バーを揷通させるスリーブ状の部分を含み、前記パワーアシスト用電動機は前記スリーブ状部分に沿って設けられた電気子をその周りに筒状に設けられた電磁コイルにより駆動するようになつていることを特徴とする請求項 1〜 9のいずれかに記載の車輛用電動式パワーステアリング装置。

1 1，前記回転部材には、前記回転変換装置により駆動される入力回転部材と、前記回転一直線運動変換装置を駆動する出力回転部材と、前記入力回転部材と前記出力回転部材の間の相対的回転運動を可変に調節する中間回転部材とを有する差動機構が組み込まれており、前記中間回転部材の回転変位により前記ステアリングシャフトの回転を前記タイ口ッド連結バーの直線運動に変換する変換率を可変に調節するアクティブ操舵が行なわれるようになっていることを特徴とする請求項 1〜 1 0のいずれかに記載の車輛用電動式パワーステアリング装置。

1 2 . 前記差動装置は遊星歯車装置であり、そのキャリアが前記入力回転部材となって前記回転変換装置に接続されており、そのサンギヤが前記出力回転部材となって前記回転—直線運動変換装置に接続されており、そのリングギヤが前記中間回転部材となってその周りに装着された電気子と、該電気子を囲む電磁コイルを備えたアクティブ操舵用の電動機により駆動されることにより前記アクティブ操舵が行なわれるようになつていることを特徴とする請求項 1 1に記載の車輛用電動式パワーステアリング装置。

1 3 . 前記中間回転部材の前記電機子を担持する部分は前記出力回転部材の前記サンギヤより前記回転一直線運動変換装置まで延在する部分の周りに延在するスリーブ状部分であることを特徴とする請求項 1 2に記載の車輛用電動式パワーステアリング装置。

1 4 . 前記差動装置は一対の同軸に対向する傘歯車と、これら一対の傘歯車の間に合って両者と嚙み合う傘ピニオンと、該傘ピユオンを前記一対の傘歯車の軸線の周りに回転可能に担持するキヤリアとを有し、前記一対の傘歯車の一方が前記入力回転部材となって前記回転変換装置に接続されており、前記キヤリァが前記出力回転部材となって前記回転一直線運動変換装置に接続されており、前記一対の傘歯車の他方が前記中間回転部材となっており、この中間回転部材がアクティブ操舵用の電動機により駆動されて前記アクティブ操舵が行なわれるようになっていることを特徴とする請求項 1 1に記載の車輛用電動式パワーステアリング装置。

1 5 . 前記中間回転部材はウォームによりウォームギヤを駆動するウォームギャ装置を経て前記アクティブ操舵用の電動機により駆動されるようになっていることを特徴とする請求項 1 4に記載の車輛用電動式パワーステアリング装置。