WO2016017043A1 - ステアリング装置 - Google Patents

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WO2016017043A1
WO2016017043A1 PCT/JP2014/075313 JP2014075313W WO2016017043A1 WO 2016017043 A1 WO2016017043 A1 WO 2016017043A1 JP 2014075313 W JP2014075313 W JP 2014075313W WO 2016017043 A1 WO2016017043 A1 WO 2016017043A1
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steering
shaft
electric motor
gear
worm
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Inventor
清水　哲郎
壯一朗 三宅
Original Assignee
Ｋｙｂ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column

Definitions

  • the present invention relates to a steering device.
  • an electric steering assist unit is interposed between a steering shaft and a wheel-side steering member, and a pitman arm connected to the wheel-side steering member is connected to left and right wheels via tie rods.
  • An apparatus is disclosed.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to improve the steering force in a steering device that converts a steering torque into a steering force by a link mechanism.
  • a steering apparatus a steering shaft that is rotated by a steering torque input from a steering handle, an electric motor that applies a rotational torque that assists the steering torque to the steering shaft, A first reduction part that decelerates and outputs the rotation of the electric motor, a second reduction part that decelerates the output of the first reduction part and transmits it to the steering shaft, and converts the rotation of the steering shaft to change the wheel A link mechanism for turning.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a link mechanism of the steering device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the speed reduction portion of the steering device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the speed reduction portion of the steering device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the speed reduction portion of the steering device according to the third embodiment of the present invention.
  • the steering device 100 is a device that is mounted on a vehicle and converts the steering torque applied to the steering wheel by the driver to steer the wheels 6.
  • a steering device 100 includes a bar handle 1 as a steering handle to which a steering torque is input by a driver's operation, a steering shaft 2 that is rotated by a steering torque input from the bar handle 1, and a steering shaft. And a link mechanism 10 that converts the rotation of the wheel 2 and steers the wheel 6.
  • the bar handle 1 is a handle that can be steered within a range of 90 ° to the left and right from the neutral position, that is, a handle having a maximum steering angle of 180 ° or less.
  • the steering shaft 2 includes an input shaft 3 that transmits steering torque in conjunction with the bar handle 1, an output shaft 4 that has a lower end linked to the link mechanism 10, and a torsion bar 5 that connects the input shaft 3 and the output shaft 4.
  • an input shaft 3 that transmits steering torque in conjunction with the bar handle 1
  • an output shaft 4 that has a lower end linked to the link mechanism 10
  • a torsion bar 5 that connects the input shaft 3 and the output shaft 4.
  • Steering torque input to the bar handle 1 by operation of the driver is transmitted to the output shaft 4 via the input shaft 3 and the torsion bar 5, and the output shaft 4 rotates.
  • the rotation of the output shaft 4 is converted into a linear motion by the link mechanism 10, whereby the wheel 6 is steered.
  • the link mechanism 10 includes an arm member 11 that is connected to the output shaft 4 and rotates as the output shaft 4 rotates, a tie rod 12 that is connected to the wheel 6, an arm member 11, and a tie rod 12. A rod end 13 connecting the two.
  • the arm member 11 includes an output shaft hole 11A into which the output shaft 4 is inserted and connected, and a pair of connection holes 11B and 11C that are spaced apart from the output shaft hole 11A and provided substantially parallel to the output shaft hole 11A. .
  • the rod end 13 is a ball joint that connects the tie rod 12 and the arm member 11.
  • One shaft 13 ⁇ / b> A in the rod end 13 is inserted into and connected to one connection hole 11 ⁇ / b> B of the arm member 11.
  • the other shaft 13 ⁇ / b> B in the rod end 13 is connected to one end of the tie rod 12.
  • the wheel 6 is connected to the other end of the tie rod 12 via a knuckle arm or the like (not shown). 2, only the tie rod 12 and the rod end 13 connected to one wheel 6 are illustrated, and the tie rod connected to the other wheel 6 and the rod end connected to the other connection hole 11C of the arm member 11 are not shown. is doing.
  • the arm member 11 rotates around the output shaft 4 as the output shaft 4 rotates.
  • the rod end 13 connected to a position away from the output shaft 4 performs an arc motion around the output shaft 4 as the arm member 11 rotates.
  • the rotation of the output shaft 4 is transmitted as a linear motion to the tie rod 12 via the rod end 13.
  • the rotation of the output shaft 4 in the steering shaft 2 is converted into the turning force of the wheels 6 by the link mechanism 10. Therefore, even if it does not have a rack and pinion, the steering torque can be converted into the steering force of the wheels 6 by the link mechanism 10, so that the space in the front part of the vehicle, particularly the underbody of the vehicle can be saved.
  • the rotation of the output shaft 4 can be converted to the turning force of the wheels 6 by the link mechanism 10 even when there is little space in the front part of the vehicle and it is difficult to provide the rack and pinion.
  • the steering device 100 includes an electric motor 20 that applies a rotational torque that assists the steering torque to the steering shaft 2, and a deceleration that transmits the rotation of the electric motor 20 to the steering shaft 2 at a reduced speed. And a unit 30.
  • the electric motor 20 is a power source for applying rotational torque that assists the steering of the bar handle 1 by the driver.
  • the rotational torque output from the rotating shaft 21 (see FIG. 3) by the electric motor 20 is obtained by detecting the amount of twist of the torsion bar 5 twisted by the operation of the bar handle 1 of the driver by a torque sensor (not shown). Is calculated by a controller (not shown) based on the above.
  • the rotational torque output from the electric motor 20 is decelerated by the speed reduction unit 30 and transmitted to the output shaft 4 of the steering shaft 2 as an assist force. In this manner, the electric motor 20 is driven based on the detection result of the torque sensor that detects the steering torque input from the bar handle 1, and the steering of the bar handle 1 by the driver is assisted.
  • a concave portion 21A that is a female serration is formed on the rotating shaft 21 of the electric motor 20, and a motor connecting shaft 22 that is a male serration is serrated to the concave portion 21A.
  • the deceleration unit 30 includes a first deceleration unit 40 that decelerates and outputs the rotation of the electric motor 20, and a second deceleration that decelerates the output of the first deceleration unit 40 and transmits the output to the output shaft 4.
  • Part 50 The first reduction part 40 and the second reduction part 50 are accommodated in a gear case 31 to which the electric motor 20 is coupled.
  • the first reduction gear 40 is provided between the sun gear 41 and the ring gear 42, a sun gear 41 connected to the rotating shaft 21 of the electric motor 20, a ring gear 42 provided outside the sun gear 41 and fixed to the gear case 31.
  • This planetary gear mechanism has a plurality of planetary gears 43 that mesh with each of the sun gear 41 and the ring gear 42, and a carrier 44 that connects the plurality of planetary gears 43 to each other.
  • the sun gear 41 is connected to the rotating shaft 21 of the electric motor 20 via the motor connecting shaft 22.
  • the motor connecting shaft 22 has one end portion 23 inserted into the rotating shaft 21 of the electric motor 20 and serrated, and the other end portion 24 inserted into the sun gear 41 and serrated. Thereby, the rotation of the electric motor 20 is transmitted to the sun gear 41 via the motor connecting shaft 22.
  • the plurality of planetary gears 43 are provided outside the sun gear 41 at equal angular intervals, and mesh with the sun gear 41 and the ring gear 42, respectively.
  • the sun gear 41 rotates with the rotation of the electric motor 20, the planetary gear 43 rotates around the sun gear 41.
  • FIG. 3 only a single planetary gear 43 is shown, and the other planetary gears 43 are not shown.
  • the carrier 44 includes a plate-like flange portion 45 having a through-hole 45A in the central portion in the radial direction, a plurality of connecting pins 46 as connecting portions provided in the flange portion 45 and press-fitted into the plurality of planetary gears 43, and a bottom portion.
  • a bottomed cylindrical connection member 47 press-fitted into the through hole 45A of the flange portion 45.
  • the connection member 47 has an opening 47A formed on the second speed reduction portion 50 side.
  • the second speed reduction unit 50 includes a worm wheel 51 connected to the output shaft 4 of the steering shaft 2 and a worm shaft 52 that meshes with the worm wheel 51.
  • the worm shaft 52 is formed with a tooth portion 52A that meshes with the tooth portion 51A of the worm wheel 51.
  • the worm shaft 52 is accommodated in the gear case 31 coaxially with the rotating shaft 21 of the electric motor 20.
  • One end 52 ⁇ / b> B of the worm shaft 52 is inserted into the connection member 47 of the carrier 44 in the first reduction gear 40 and is serrated.
  • the worm shaft 52 is rotatably supported at both ends by a pair of bearings 53 and 54.
  • a bearing 53 that supports one end 52B of the worm shaft 52 on the electric motor 20 side is held between a lock nut 55 provided side by side in the axial direction and a step portion 31A formed in the gear case 31.
  • a locking portion 52 ⁇ / b> C having an outer diameter larger than the inner diameter of the bearing 53 is formed on the worm shaft 52 on the opposite side of the lock nut 55 across the bearing 53.
  • the other end 52D of the worm shaft 52 is formed in a stepped shape and abuts against the other bearing 54. Thereby, the movement of the worm shaft 52 in the axial direction is restricted.
  • the sun gear 41 of the first reduction gear 40 rotates.
  • the planetary gear 43 rotates around the sun gear 41 while meshing with the ring gear 42 and the sun gear 41, respectively.
  • the rotation of the electric motor 20 is decelerated by the reduction ratio corresponding to the number of teeth of the sun gear 41 and the ring gear 42 and is output as the rotation of the carrier 44.
  • the worm shaft 52 of the second reduction gear unit 50 rotates.
  • the worm wheel 51 is decelerated and rotated by a reduction ratio corresponding to the number of teeth of the tooth portion 52A in the worm shaft 52 and the number of teeth of the tooth portion 51A in the worm wheel 51.
  • the rotation of the worm shaft 52 is decelerated by a reduction ratio according to the number of teeth of the tooth portion 52A in the worm shaft 52 and the number of teeth of the tooth portion 51A in the worm wheel 51 and transmitted to the output shaft 4.
  • the rotation of the electric motor 20 is decelerated by the first reduction gear 40 at a reduction gear ratio corresponding to the number of teeth of the sun gear 41 and the ring gear 42, and further a reduction gear ratio corresponding to the number of teeth of the worm shaft 52 and the worm wheel 51.
  • the speed is reduced by the second speed reduction unit 50 and transmitted to the output shaft 4.
  • the steering device 100 can apply a large rotational torque to the output shaft 4 by the electric motor 20, and can improve the assisting force of the steering torque by the electric motor 20.
  • the turning force of the wheel 6 is insufficient because there is no deceleration of the rotation of the output shaft 4 by the rack and pinion. There is a risk.
  • the two reduction units, the first reduction unit 40 and the second reduction unit 50 are provided between the electric motor 20 and the output shaft 4, a large rotational torque is applied to the output shaft 4 by the electric motor 20. Can be granted. Therefore, even when the rotation of the output shaft 4 is converted into the turning force of the wheel 6 by the link mechanism 10, the turning force of the wheel 6 can be ensured.
  • the steering device 100 the turning force of the wheels 6 can be ensured, and the space inside the front portion of the vehicle can be saved.
  • the steering handle is a bar handle 1 having a smaller steering angle than a round handle (steering wheel), the steering torque input from the bar handle 1 is small.
  • the steering force of the wheels 6 may be insufficient.
  • the bar handle 1 can be used for a vehicle having a large turning angle of the wheel 6 or a vehicle having a heavy weight.
  • the bar handle 1 it is possible to integrate the operation parts for the suspension such as the accelerator pedal and the brake pedal with the bar handle 1. Therefore, in the steering device 100, even if the steering handle is the bar handle 1, the steering force of the wheels 6 can be secured, and the space in the front part of the vehicle can be further saved.
  • the steering device 100 since the steering device 100 includes the first reduction unit 40 and the second reduction unit 50 that decelerate the rotation of the electric motor 20, the electric motor 20 is driven at a high speed, thereby increasing the size of the electric motor 20. A large assist force is applied to the output shaft 4. Therefore, the electric motor 20 can be reduced in size, and the power consumption in the steering device 100 can be suppressed.
  • the steering device 100 when the rotation of the electric motor 20 is decelerated by the first deceleration unit 40 and the second deceleration unit 50, a large rotational torque is applied to the output shaft 4 and the assist force is improved. Therefore, the steering force can be improved in the steering device 100 that does not have the rack and pinion and converts the steering torque into the steering force by the link mechanism 10.
  • a large rotational torque can be applied to the output shaft 4 by the first reduction gear unit 40 and the second reduction gear unit 50, so that a small electric motor 20 can be used and power consumption is reduced. The amount can be reduced.
  • the steering device 100 even when the steering angle of the steering wheel is small, a large rotational torque is applied to the steering shaft 2 as an assist force by the small electric motor 20, and the turning force can be ensured.
  • the bar handle 1 with a small steering angle as the steering handle it is possible to integrate the operation parts around the suspension such as an accelerator pedal and a brake pedal with the bar handle 1. Therefore, in the steering device 100, even if the steering handle is the bar handle 1, the steering force of the wheels 6 can be ensured, and the undercarriage of the vehicle can be saved.
  • the rotating shaft 21 of the electric motor 20 is connected to the sun gear 41 of the first reduction gear 40 via the motor connecting shaft 22.
  • the carrier 44 of the first reduction gear 40 includes a flange portion 45 having a through hole 45A and a connecting member 47 that is press-fitted into the through hole 45A of the flange portion 45.
  • the worm shaft 52 of the second reduction gear portion 50 is It is inserted into the connecting member 47 and serrated.
  • the rotating shaft 21 of the electric motor 20 is directly press-fitted into the sun gear 41, and the worm shaft 52 of the second reduction gear 50 is the flange portion 145 in the first reduction gear 140. Is inserted into the through hole 145A and serrated. In this respect, the steering device 200 is different from the steering device 100.
  • the steering device 200 does not have the motor connecting shaft 22, and the rotating shaft 21 of the electric motor 20 is directly press-fitted into the sun gear 41.
  • the carrier 144 of the first reduction gear 140 includes a plate-like flange portion 145 having a through hole 145A in the center, a plurality of connecting pins 46 provided in the flange portion 145 and press-fitted into the plurality of planetary gears 43, respectively.
  • Have One end 52B of the worm shaft 52 of the second reduction gear 50 is inserted into the through hole 145A of the flange 145 and serrated.
  • the carrier 144 does not have the connection member 47 in the steering device 100, and the one end 52B of the worm shaft 52 is directly serrated to the through hole 145A of the flange portion 145.
  • the rotation shaft 21 of the electric motor 20 is directly press-fitted into the sun gear 41 of the first reduction gear 140, and the worm shaft 52 of the second reduction gear 50 is the flange portion 145 of the carrier 144 in the first reduction gear 140. Inserted into and serrated. Accordingly, the lengths of the first speed reduction unit 140 and the second speed reduction unit 50 can be shortened, and the speed reduction unit 130 can be reduced in size.
  • one end 52B of the worm shaft 52 of the second reduction gear 50 is serrated to a through hole 145A formed in the flange portion 145 of the carrier 144 in the first reduction gear 140.
  • the steering device 300 is different from the steering device 200 in that the carrier 244 has a cylindrical portion 247 that is connected to the worm shaft 52 by inserting one end 52B of the worm shaft 52 from one end portion.
  • the carrier 244 of the first speed reduction unit 240 in the steering device 300 includes a cylindrical part 247 that is inserted into one end 52 ⁇ / b> B of the worm shaft 52 from one end and connected to the worm shaft 52, and a cylindrical part 247 includes a flange portion 245 provided so as to protrude in the radial direction from the other end portion of 247, and a connecting pin 246 provided on the flange portion 245 and connected to each of the plurality of planetary gears 43.
  • the cylindrical portion 247 of the carrier 244 is formed with an outer diameter smaller than the inner diameter of the lock nut 55 that holds the bearing 53 on which the one end 52B of the worm shaft 52 is supported, and is accommodated inside the lock nut 55.
  • the cylindrical portion 247 may be formed to have an outer diameter that is smaller than the inner diameter of the lock nut 55 and accommodated inside the lock nut 55.
  • the carrier 244 of the first reduction gear 240 has the cylindrical portion 247 that is connected to the worm shaft 52 by inserting one end 52B of the worm shaft 52 from one end.
  • the cylindrical portion 247 is partly formed with an outer diameter smaller than the inner diameter of the lock nut 55 and is accommodated inside the lock nut 55. Therefore, the connection length between the carrier 244 and the worm shaft 52 can be increased, and a large force can be transmitted from the first speed reduction unit 240 to the second speed reduction unit 50.
  • the axial length of the entire reduction part 230 can be shortened, and the reduction part 230 can be miniaturized.
  • the first reduction gears 40, 140, 240 are planetary gear mechanisms
  • the second reduction gear 50 is a gear mechanism having a worm wheel 51 and a worm shaft 52.
  • the first reduction gears 40, 140, 240 and the second reduction gear 50 may be other gear mechanisms having, for example, a spur gear or a bevel gear.
  • the steering handle is the bar handle 1.
  • other steering handles such as a steering wheel and a control stick may be used.

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Abstract

ステアリング装置（１００）であって、バーハンドル（１）から操舵トルクが入力されて回転するステアリングシャフト（２）と、操舵トルクを補助する回転トルクをステアリングシャフト（２）に付与する電動モータ（２０）と、電動モータ（２０）の回転を減速して出力する第１減速部（４０）と、第１減速部（４０）の出力を減速してステアリングシャフト（２）に伝達する第２減速部（５０）と、ステアリングシャフト（２）の回転を変換して車輪を転舵するリンク機構（１０）と、を備える。

Description

ステアリング装置
　本発明は、ステアリング装置に関するものである。
　ＪＰ２００６－２５６５７７Ａには、操舵軸と車輪側操舵部材との間に電動舵取補助ユニットが介装され、車輪側操舵部材に連結されるピットマンアームがタイロッドを介して左右の車輪に連結されるステアリング装置が開示されている。
　車両前方部のスペースが少ない場合には、ラックアンドピニオンによって出力軸の回転を車輪の転舵力へ変換することが困難になることがある。
　このような場合には、ＪＰ２００６－２５６５７７Ａに開示のステアリング装置のように、出力軸の回転をリンク機構によって車輪の転舵力へ変換することが考えられる。しかしながら、この場合には、ラックアンドピニオンによる出力軸の回転の減速がないため、車輪の転舵力が不足するおそれがある。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、操舵トルクをリンク機構によって転舵力に変換するステアリング装置において転舵力を向上させることを目的とする。
　本発明のある態様によれば、ステアリング装置であって、操舵ハンドルから操舵トルクが入力されて回転するステアリングシャフトと、前記操舵トルクを補助する回転トルクを前記ステアリングシャフトに付与する電動モータと、前記電動モータの回転を減速して出力する第１減速部と、前記第１減速部の出力を減速して前記ステアリングシャフトに伝達する第２減速部と、前記ステアリングシャフトの回転を変換して車輪を転舵するリンク機構と、を備える。
図１は、本発明の実施形態に係るステアリング装置の構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係るステアリング装置のリンク機構の構成図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係るステアリング装置の減速部の断面図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係るステアリング装置の減速部の断面図である。 図５は、本発明の第３実施形態に係るステアリング装置の減速部の断面図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
　（第１実施形態）
　図１～図３を参照して、本発明の第１実施形態に係るステアリング装置１００の全体構成について説明する。
　ステアリング装置１００は、車両に搭載され、ドライバが操舵ハンドルに加える操舵トルクを変換して車輪６を転舵する装置である。
　図１に示すように、ステアリング装置１００は、ドライバの操作によって操舵トルクが入力される操舵ハンドルとしてのバーハンドル１と、バーハンドル１から入力される操舵トルクによって回転するステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２の回転を変換して車輪６を転舵するリンク機構１０と、を備える。
　バーハンドル１は、中立位置から左右に９０°の範囲内で操舵可能なハンドル、つまり最大操舵角が１８０°以下のハンドルである。
　ステアリングシャフト２は、バーハンドル１に連係して操舵トルクが伝達される入力軸３と、下端がリンク機構１０に連係する出力軸４と、入力軸３と出力軸４を連結するトーションバー５と、を有する。ドライバの操作によってバーハンドル１に入力される操舵トルクが入力軸３及びトーションバー５を介して出力軸４に伝達されて、出力軸４が回転する。出力軸４の回転がリンク機構１０によって直線運動に変換されることにより、車輪６が転舵される。
　リンク機構１０は、図２に示すように、出力軸４に連結され出力軸４の回転に伴って回転するアーム部材１１と、車輪６に連結されるタイロッド１２と、アーム部材１１とタイロッド１２とを連結するロッドエンド１３と、を有する。
　アーム部材１１は、出力軸４が挿入されて連結される出力軸孔１１Ａと、出力軸孔１１Ａから離間すると共に出力軸孔１１Ａと略平行に設けられる一対の連結孔１１Ｂ，１１Ｃと、を有する。
　ロッドエンド１３は、タイロッド１２とアーム部材１１とを連結するボールジョイントである。ロッドエンド１３における一方の軸１３Ａは、アーム部材１１の一方の連結孔１１Ｂに挿入されて連結される。ロッドエンド１３における他方の軸１３Ｂは、タイロッド１２の一方の端部に連結される。タイロッド１２の他方の端部には、ナックルアーム等（図示省略）を介して車輪６が連結される。図２では、一方の車輪６と連結するタイロッド１２及びロッドエンド１３のみを図示し、他方の車輪６と連結するタイロッド及びアーム部材１１の他方の連結孔１１Ｃに連結されるロッドエンドは図示を省略している。
　アーム部材１１は、出力軸４の回転に伴い出力軸４を中心に回転する。出力軸４から離れた位置に連結されるロッドエンド１３は、アーム部材１１の回転に伴い出力軸４を中心に円弧運動する。これにより、出力軸４の回転はロッドエンド１３を介してタイロッド１２に直線運動として伝達される。このように、リンク機構１０によってステアリングシャフト２における出力軸４の回転が車輪６の転舵力に変換される。したがって、ラックアンドピニオンを有していなくても、リンク機構１０により操舵トルクを車輪６の転舵力に変換できるため、車両前方部内、特に車両の足回りを省スペース化できる。言い換えれば、車両前方部内のスペースが少なくラックアンドピニオンを設けることが困難な場合であっても、リンク機構１０によって出力軸４の回転を車輪６の転舵力へ変換することができる。
　図１及び図２に示すように、ステアリング装置１００は、操舵トルクを補助する回転トルクをステアリングシャフト２に付与する電動モータ２０と、電動モータ２０の回転をステアリングシャフト２に減速して伝達する減速部３０と、をさらに備える。
　電動モータ２０は、ドライバによるバーハンドル１の操舵を補助する回転トルクを付与するための動力源である。電動モータ２０が回転軸２１（図３参照）から出力する回転トルクは、ドライバのバーハンドル１の操作によってねじれるトーションバー５のねじれ量をトルクセンサ（図示省略）により検出し、検出されたねじれ量に基づいてコントローラ（図示省略）により演算される。電動モータ２０が出力する回転トルクは、減速部３０によって減速されてステアリングシャフト２の出力軸４にアシスト力として伝達される。このように、バーハンドル１から入力される操舵トルクを検出するトルクセンサの検出結果に基づいて電動モータ２０が駆動され、ドライバによるバーハンドル１の操舵が補助される。図３に示すように、電動モータ２０の回転軸２１には雌セレーションである凹部２１Ａが形成され、凹部２１Ａには雄セレーションであるモータ連結軸２２がセレーション結合される。
　図３に示すように、減速部３０は、電動モータ２０の回転を減速して出力する第１減速部４０と、第１減速部４０の出力を減速して出力軸４に伝達する第２減速部５０と、を有する。第１減速部４０及び第２減速部５０は、電動モータ２０が連結されるギヤケース３１に収容される。
　第１減速部４０は、電動モータ２０の回転軸２１に連結されるサンギヤ４１と、サンギヤ４１の外側に設けられギヤケース３１に固定されるリングギヤ４２と、サンギヤ４１とリングギヤ４２との間に設けられサンギヤ４１及びリングギヤ４２のそれぞれと噛み合う複数のプラネタリギヤ４３と、複数のプラネタリギヤ４３を互いに連結するキャリア４４と、を有する遊星歯車機構である。
　サンギヤ４１は、モータ連結軸２２を介して電動モータ２０の回転軸２１と連結される。モータ連結軸２２は、一方の端部２３が電動モータ２０の回転軸２１に挿入されてセレーション結合されると共に、他方の端部２４がサンギヤ４１に挿入されてセレーション結合される。これにより、電動モータ２０の回転がモータ連結軸２２を介してサンギヤ４１に伝達される。
　複数のプラネタリギヤ４３は、サンギヤ４１の外側に等角度間隔で設けられ、サンギヤ４１及びリングギヤ４２のそれぞれと噛み合う。電動モータ２０の回転に伴いサンギヤ４１が回転すると、プラネタリギヤ４３はサンギヤ４１の周りを回転する。図３では、単一のプラネタリギヤ４３のみを図示し、その他のプラネタリギヤ４３は図示を省略している。
　キャリア４４は、径方向の中央部に貫通孔４５Ａを有する板状のフランジ部４５と、フランジ部４５に設けられ複数のプラネタリギヤ４３にそれぞれ圧入される連結部としての複数の連結ピン４６と、底部がフランジ部４５の貫通孔４５Ａに圧入される有底筒状の接続部材４７と、を有する。接続部材４７は、第２減速部５０側に形成される開口部４７Ａを有する。
　第２減速部５０は、ステアリングシャフト２の出力軸４に連結されるウォームホイール５１と、ウォームホイール５１と噛み合うウォーム軸５２と、を有する。
　ウォーム軸５２には、ウォームホイール５１の歯部５１Ａと噛み合う歯部５２Ａが形成される。ウォーム軸５２は、電動モータ２０の回転軸２１と同軸状にギヤケース３１に収容される。ウォーム軸５２の一端５２Ｂは、第１減速部４０におけるキャリア４４の接続部材４７に挿入されてセレーション結合される。
　ウォーム軸５２は、一対の軸受５３，５４によって両端が回転自在に支持される。ウォーム軸５２の電動モータ２０側の一端５２Ｂを支持する軸受５３は、軸方向に並んで設けられるロックナット５５とギヤケース３１に形成される段差部３１Ａとの間で保持される。また、軸受５３を挟んでロックナット５５と反対側にあるウォーム軸５２には、軸受５３の内径よりも大きい外径を有する係止部５２Ｃが形成される。ウォーム軸５２の他端５２Ｄは段付き形状に形成されて、他方の軸受５４に当接する。これにより、軸方向へのウォーム軸５２の移動が規制される。
　次に、第１減速部４０及び第２減速部５０による減速作動について説明する。
　電動モータ２０が駆動して回転軸２１が回転すると、第１減速部４０のサンギヤ４１が回転する。サンギヤ４１の回転に伴い、プラネタリギヤ４３がリングギヤ４２及びサンギヤ４１それぞれに噛み合いながらサンギヤ４１の周りを回転する。これにより、電動モータ２０の回転は、サンギヤ４１とリングギヤ４２との歯数に応じた減速比により減速されて、キャリア４４の回転として出力される。
　キャリア４４の回転に伴い、第２減速部５０のウォーム軸５２が回転する。ウォーム軸５２の回転に伴い、ウォームホイール５１は、ウォーム軸５２における歯部５２Ａの歯数とウォームホイール５１における歯部５１Ａの歯数とに応じた減速比により減速されて回転する。よって、ウォーム軸５２の回転は、ウォーム軸５２における歯部５２Ａの歯数とウォームホイール５１における歯部５１Ａの歯数とに応じた減速比により減速されて出力軸４に伝達される。
　このように、電動モータ２０の回転は、サンギヤ４１とリングギヤ４２の歯数の応じた減速比で第１減速部４０により減速され、さらにウォーム軸５２とウォームホイール５１の歯数に応じた減速比で第２減速部５０により減速されて出力軸４に伝達される。このため、ステアリング装置１００は、電動モータ２０によって出力軸４に大きな回転トルクを付与することができ、電動モータ２０による操舵トルクのアシスト力を向上させることができる。
　ラックアンドピニオンを有さずにリンク機構１０によって出力軸４の回転を車輪６の転舵力に変換すると、ラックアンドピニオンによる出力軸４の回転の減速がないため車輪６の転舵力が不足するおそれがある。しかしながら、ステアリング装置１００では、電動モータ２０と出力軸４の間に第１減速部４０及び第２減速部５０の２つの減速部が設けられるため、電動モータ２０によって出力軸４に大きな回転トルクを付与することができる。したがって、リンク機構１０によって出力軸４の回転を車輪６の転舵力に変換する場合であっても、車輪６の転舵力を確保することができる。このように、ステアリング装置１００によれば、車輪６の転舵力を確保できると共に、車両前方部内を省スペース化できる。
　また、操舵ハンドルが丸型ハンドル（ステアリングホイール）に比べて操舵角が小さいバーハンドル１である場合には、バーハンドル１から入力される操舵トルクが小さいため、車輪６の切れ角が大きい車両や重量が大きい車両を操舵する場合には車輪６の転舵力が不足するおそれがある。このように操舵ハンドルがバーハンドル１である場合にも、ステアリング装置１００によれば、小型の電動モータ２０によって大きな回転トルクをアシスト力としてステアリングシャフト２に付与することができるため、転舵力を確保することができる。よって、車輪６の切れ角が大きい車両や重量が大きい車両にもバーハンドル１を使用することができる。また、操舵ハンドルをバーハンドル１とすることにより、アクセルペダルやブレーキペダル等の足回りの操作部品をバーハンドル１と一体化することができる。したがって、ステアリング装置１００では、操舵ハンドルがバーハンドル１であっても車輪６の転舵力を確保できると共に、車両前方部内をさらに省スペース化できる。
　また、ステアリング装置１００は電動モータ２０の回転を減速する第１減速部４０及び第２減速部５０を備えるため、電動モータ２０が高回転で駆動されることにより、電動モータ２０を大型化することなく大きなアシスト力が出力軸４に付与される。したがって、電動モータ２０を小型化できると共に、ステアリング装置１００における電力消費量を抑えることができる。
　以上の第１実施形態によれば以下の効果を奏する。
　ステアリング装置１００によれば、電動モータ２０の回転が第１減速部４０及び第２減速部５０によって減速されることにより、出力軸４には大きな回転トルクが付与されてアシスト力が向上する。したがって、ラックアンドピニオンを有さず、操舵トルクをリンク機構１０によって転舵力に変換するステアリング装置１００において転舵力を向上させることができる。
　また、ステアリング装置１００によれば、第１減速部４０及び第２減速部５０により大きな回転トルクを出力軸４に付与することができるため、小型の電動モータ２０を使用することができ、電力消費量を抑えることができる。
　また、ステアリング装置１００によれば、操舵ハンドルの操舵角が小さい場合にも、小型の電動モータ２０によって大きな回転トルクがアシスト力としてステアリングシャフト２に付与され、転舵力を確保することができる。操舵ハンドルを操舵角が小さいバーハンドル１とすることにより、アクセルペダルやブレーキペダル等の足回りの操作部品をバーハンドル１と一体化することができる。したがって、ステアリング装置１００では、操舵ハンドルがバーハンドル１であっても車輪６の転舵力を確保できると共に、車両の足回りを省スペース化することができる。
　（第２実施形態）
　次に、図４を参照して本発明の第２実施形態に係るステアリング装置２００について説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第１実施形態のステアリング装置１００と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　第１実施形態では、電動モータ２０の回転軸２１は、モータ連結軸２２を介して第１減速部４０のサンギヤ４１に連結される。また、第１減速部４０のキャリア４４は、貫通孔４５Ａを有するフランジ部４５と、フランジ部４５の貫通孔４５Ａに圧入される接続部材４７を有し、第２減速部５０のウォーム軸５２は接続部材４７に挿入されてセレーション結合される。
　これに対して、第２実施形態に係るステアリング装置２００では、電動モータ２０の回転軸２１はサンギヤ４１に直接圧入され、第２減速部５０のウォーム軸５２は第１減速部１４０におけるフランジ部１４５の貫通孔１４５Ａに挿入されてセレーション結合される。このような点において、ステアリング装置２００はステアリング装置１００と相違する。
　図４に示すように、ステアリング装置２００はモータ連結軸２２を有しておらず、電動モータ２０の回転軸２１はサンギヤ４１に直接圧入される。また、第１減速部１４０のキャリア１４４は、中央部に貫通孔１４５Ａを有する板状のフランジ部１４５と、フランジ部１４５に設けられ複数のプラネタリギヤ４３にそれぞれ圧入される複数の連結ピン４６と、を有する。フランジ部１４５の貫通孔１４５Ａには、第２減速部５０のウォーム軸５２の一端５２Ｂが挿入されてセレーション結合される。このように、キャリア１４４は、ステアリング装置１００における接続部材４７を有しておらず、ウォーム軸５２の一端５２Ｂがフランジ部１４５の貫通孔１４５Ａに直接セレーション結合される。
　以上の第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏すると共に、以下の効果を奏する。
　ステアリング装置２００によれば、電動モータ２０の回転軸２１は第１減速部１４０のサンギヤ４１に直接圧入され、第２減速部５０のウォーム軸５２は第１減速部１４０におけるキャリア１４４のフランジ部１４５に挿入されてセレーション結合される。したがって、第１減速部１４０及び第２減速部５０の長さを短くすることができ、減速部１３０を小型化できる。
　（第３実施形態）
　次に、図５を参照して本発明の第３実施形態に係るステアリング装置３００について説明する。以下では、上記第２実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第２実施形態のステアリング装置２００と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　第２実施形態では、第２減速部５０のウォーム軸５２の一端５２Ｂは、第１減速部１４０におけるキャリア１４４のフランジ部１４５に形成される貫通孔１４５Ａにセレーション結合される。
　これに対し、ステアリング装置３００は、キャリア２４４が、一方の端部からウォーム軸５２の一端５２Ｂが挿入されてウォーム軸５２に連結される筒部２４７を有する点において、ステアリング装置２００と相違する。
　図５に示すように、ステアリング装置３００における第１減速部２４０のキャリア２４４は、一方の端部からウォーム軸５２の一端５２Ｂが挿入されてウォーム軸５２に連結される筒部２４７と、筒部２４７の他方の端部から径方向に突出して設けられるフランジ部２４５と、フランジ部２４５に設けられ複数のプラネタリギヤ４３のそれぞれに連結される連結ピン２４６と、を有する。
　キャリア２４４の筒部２４７は、ウォーム軸５２の一端５２Ｂが支持される軸受５３を保持するロックナット５５の内径よりも小さい外径に形成されて、ロックナット５５の内側に収容される。筒部２４７は、軸方向の一部がロックナット５５の内径よりも小さい外径に形成されてロックナット５５の内側に収容されてもよい。
　以上の第３実施形態によれば上記第２実施形態と同様の効果を奏すると共に、以下の効果を奏する。
　ステアリング装置３００によれば、第１減速部２４０のキャリア２４４は、一方の端部からウォーム軸５２の一端５２Ｂが挿入されてウォーム軸５２に連結される筒部２４７を有する。筒部２４７は、一部がロックナット５５の内径よりも小さい外径に形成されてロックナット５５の内側に収容される。したがって、キャリア２４４とウォーム軸５２との連結長さを長くすることができ、第１減速部２４０から第２減速部５０に大きな力を伝達することができる。また、筒部２４７がロックナット５５の内側に収容されることにより、減速部２３０全体の軸方向長さを短くすることができ、減速部２３０を小型化できる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　上記各実施形態では、第１減速部４０，１４０，２４０は遊星歯車機構であり、第２減速部５０はウォームホイール５１及びウォーム軸５２を有する歯車機構である。これに代えて、第１減速部４０，１４０，２４０及び第２減速部５０は、例えば平歯車やかさ歯車などを有するその他の歯車機構でもよい。
　また、上記各実施形態では、操舵ハンドルはバーハンドル１である。これに代えて、例えば、ステアリングホイール、操縦桿等その他のステアリングハンドルでもよい。
　本願は２０１４年７月３１日に日本国特許庁に出願された特願２０１４－１５６６４３に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (6)

  1. 　ステアリング装置であって、
    　操舵ハンドルから操舵トルクが入力されて回転するステアリングシャフトと、
    　前記操舵トルクを補助する回転トルクを前記ステアリングシャフトに付与する電動モータと、
    　前記電動モータの回転を減速して出力する第１減速部と、
    　前記第１減速部の出力を減速して前記ステアリングシャフトに伝達する第２減速部と、
    　前記ステアリングシャフトの回転を変換して車輪を転舵するリンク機構と、を備えるステアリング装置。
  2. 　請求項１に記載のステアリング装置であって、
    　前記第１減速部は、
    　前記電動モータの回転軸が連結されるサンギヤと、
    　前記サンギヤの外側に設けられるリングギヤと、
    　前記サンギヤと前記リングギヤとの間に設けられ前記サンギヤ及び前記リングギヤのそれぞれと噛み合う複数のプラネタリギヤと、
    　複数の前記プラネタリギヤを互いに連結するキャリアと、有する遊星歯車機構であるステアリング装置。
  3. 　請求項２に記載のステアリング装置であって、
    　前記電動モータの前記回転軸は、前記サンギヤに圧入されるステアリング装置。
  4. 　請求項２に記載のステアリング装置であって、
    　前記第２減速部は、
    　前記ステアリングシャフトに連結されるウォームホイールと、
    　前記第１減速部の出力が伝達され前記ウォームホイールと噛み合うウォーム軸と、を有するステアリング装置。
  5. 　請求項４に記載のステアリング装置であって、
    　前記ウォーム軸の一端を回転自在に支持する軸受と、
    　前記軸受と軸方向に並んで設けられ、前記軸受を前記ウォーム軸の一端に保持するロックナットと、をさらに備え、
    　前記第１減速部の前記キャリアは、
    　一方の端部から前記ウォーム軸の一端が挿入されて前記ウォーム軸に連結される筒部と、
    　前記筒部の他方の端部から径方向に突出して設けられるフランジ部と、
    　前記フランジ部に設けられ複数の前記プラネタリギヤのそれぞれに連結される連結部と、を有し、
    　前記キャリアの前記筒部は、一部が前記ロックナットの内径よりも小さい外径に形成されて前記ロックナットの内側に収容されるステアリング装置。
  6. 　請求項１に記載のステアリング装置であって、
    　前記操舵ハンドルは、最大操舵角が１８０°以下であるステアリング装置。
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