JP4524595B2 - 舵角比可変操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、舵角比可変操舵装置に関するものである。

舵角比可変操舵装置は、アッパステアリングシャフトの操舵角に対するロアステアリングホイールの転舵角の舵角比を可変することができる。この舵角比可変操舵装置は、舵角比可変用モータと減速機とを備えている。そして、この減速機は、例えば、遊星歯車機構からなる減速機や波動歯車機構からなる減速機などが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、遊星歯車機構や波動歯車機構などからなる減速機は、歯車間に径方向のガタが生じるため、歯当たり音やこすれ音などを発生し、騒音や振動の原因となっている。また、歯車の加工精度や面粗度を向上させることにより、上記問題は低減することができるが、コストアップにつながる。

ところで、減速機としては、遊星歯車機構や波動歯車機構の他に、いわゆるコリオリ運動歯車を利用した減速機が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特許第３１８９６２７号公報 特開平１１−３１５８９２号公報

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、いわゆるコリオリ運動歯車を利用して、騒音や振動を低減すると共に低コスト化を図ることができる舵角比可変操舵装置を提供することを目的とする。

本発明の舵角比可変操舵装置は、ステアリングホイールに連結され前記ステアリングホイールの操舵角を伝達するアッパステアリングシャフトと、前記アッパステアリングシャフトに固定されたハウジングと、前記ハウジングの内周面に固定されたステータと前記ステータの内側に配置され且つ前記ハウジング及び前記ステータに対して同軸上に相対回転可能に設けられたモータ出力軸とを備える舵角比可変モータと、前記モータ出力軸に連結され前記モータ出力軸のモータ回転角を低減した転舵角を出力する減速機と、前記減速機から出力される前記転舵角を転舵輪側に伝達するロアステアリングシャフトと、を備え、前記操舵角に対する前記転舵角の舵角比を可変する装置である。

そして、本発明の舵角比可変操舵装置の特徴的事項は、前記減速機は、前記ハウジングの内周面に固定され前記アッパステアリングシャフトに回転拘束され端面に歯数ｎ１の第１歯が形成された第１歯車と、前記ハウジングの内周面に回転可能に軸支され前記ロアステアリングシャフトに回転拘束され前記第１歯車の前記端面に対向する端面に歯数ｎ４の第４歯が形成された第４歯車と、前記モータ出力軸に固定され前記モータ出力軸の回転軸に対して所定角度傾斜した傾斜回転軸を軸心とする傾斜面が外周側に形成され、前記アッパステアリングシャフト側の端部の外周面において前記第１歯車の内周面を回転可能に軸支し、前記ロアステアリングシャフト側の端部の外周面において前記第４歯車の内周面を回転可能に軸支する傾斜軸と、前記第１歯車と前記第４歯車との間であって前記傾斜面に回転可能に軸支され、前記第１歯車に噛合し歯数ｎ２の第２歯が端面に形成された第２歯車と前記第４歯車に噛合し歯数ｎ３の第３歯が端面に形成された第３歯車を有し、前記第１歯車及び前記第２歯車の各ピッチ円を通る第１共通球面の中心点と前記第３歯車及び前記第４歯車の各ピッチ円を通る第２共通球面の中心点とが一致する揺動歯車と、を備えることである。

このように本発明の舵角比可変操舵装置によれば、いわゆるコリオリ運動歯車を利用することにより、径方向のガタをなくすことができる。これにより、騒音や振動の発生を低減することができる。さらに、上記構成により、歯車の加工精度や面粗度をさらに向上させることによりガタの低減を図ることなく、径方向のガタはなくすことができる。つまり、低コスト化を図ることができる。

なお、コリオリ運動歯車とは、上述した本発明の舵角比可変操舵装置の減速機を構成する部材のうち、少なくとも第１歯車と第４歯車と傾斜軸と揺動歯車とから構成される歯車を意味する。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。

本発明の舵角比可変操舵装置は、上述したように、アッパステアリングシャフトと、ハウジングと、舵角比可変モータと、減速機と、ロアステアリングシャフトとを備える。さらに、上述したように、減速機は、第１歯車と、第４歯車と、傾斜軸と、揺動歯車とを備える。

（１）軸方向力付与部材
本発明の舵角比可変操舵装置は、さらに、前記アッパステアリングシャフト又は前記ロアステアリングシャフト若しくは前記アッパステアリングシャフト又は前記ロアステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングに対して少なくとも前記第１歯車及び前記第４歯車の一方に前記揺動歯車側への軸方向力を付与する軸方向力付与部材を備えるようにするとよい。このように、第１歯車又は第４歯車を揺動歯車側に押圧する軸方向力付与部材は、第１歯車及び第２歯車の軸方向の隙間、並びに、第３歯車及び第４歯車の軸方向の隙間が狭くなるように作用している。その結果、軸方向の隙間（ガタ）をより減少させることができる。従って、騒音や振動の発生をより低減することができる。

ここで、この前記軸方向力付与部材は、アッパステアリングシャフト又はアッパステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングに対して第１歯車に揺動歯車側への軸方向力を付与する部材、アッパステアリングシャフト又はアッパステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングに対して第４歯車に揺動歯車側への軸方向力を付与する部材、ロアステアリングシャフト又はロアステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングに対して第１歯車に揺動歯車側への軸方向力を付与する部材、又は、ロアステアリングシャフト又はロアステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングに対して第４歯車に揺動歯車側への軸方向力を付与する部材の中から選択された１以上の部材である。ここで、ハウジングとは、舵角比可変モータ及び減速機を収納する部材である。そして、このハウジングは、アッパステアリングシャフトに固定的に配置される場合、ロアステアリングシャフトに固定的に配置される場合、車体などに固定的に配置されアッパステアリングシャフト及びロアステアリングシャフトに相対回転可能に配置される場合などがある。

なお、前記軸方向力付与部材が、アッパステアリングシャフト又はアッパステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングに対して第１歯車に揺動歯車側への軸方向力を付与する部材である場合には、第１歯車がアッパステアリングシャフト又は当該ハウジングに回転拘束されつつ、アッパステアリングシャフト又は当該ハウジングに対して軸方向移動可能に配置される必要がある。また、軸方向力付与部材が、アッパステアリングシャフト又はアッパステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングに対して第４歯車に揺動歯車側への軸方向力を付与する部材である場合には、第４歯車がアッパステアリングシャフト又は当該ハウジングに対して軸方向移動可能に配置される必要がある。また、軸方向力付与部材が、ロアステアリングシャフト又はロアステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングに対して第１歯車に揺動歯車側への軸方向力を付与する部材である場合には、第１歯車がロアステアリングシャフト又は当該ハウジングに対して軸方向移動可能に配置される必要がある。また、軸方向力付与部材が、ロアステアリングシャフト又はロアステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングに対して第４歯車に揺動歯車側への軸方向力を付与する部材である場合には、第４歯車がロアステアリングシャフト又はハウジングに回転拘束されつつ、ロアステアリングシャフト又は当該ハウジングに対して軸方向移動可能に配置される必要がある。

また、前記軸方向力付与部材は、軸方向一端側が前記アッパステアリングシャフト又は前記ロアステアリングシャフト若しくは前記ハウジングを押圧し、軸方向他端側が前記第１歯車又は前記第４歯車を押圧するスプリングとしてもよい。例えば、スプリングからなる軸方向力付与部材は、アッパステアリングシャフト又はアッパステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングと第１歯車とを押圧する場合には、第１歯車の第１歯が形成されている面とは反対側に配置されているアッパステアリングシャフト又は当該ハウジングの端面と、第１歯車の第１歯が形成されている面とは反対側の面との間に配置される。また、スプリングからなる軸方向力付与部材は、アッパステアリングシャフト又はアッパステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングと第４歯車とを押圧する場合には、第４歯車の第４歯が形成されている面とは反対側に配置されているアッパステアリングシャフト又は当該ハウジングの端面と、第４歯車の第４歯が形成されている面とは反対側の面との間に配置される。また、スプリングからなる軸方向力付与部材は、ロアステアリングシャフト又はロアステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングと第１歯車とを押圧する場合には、第１歯車の第１歯が形成されている面とは反対側に配置されているロアステアリングシャフト又は当該ハウジングの端面と、第１歯車の第１歯が形成されている面とは反対側の面との間に配置される。また、スプリングからなる軸方向力付与部材は、ロアステアリングシャフト又はロアステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングと第４歯車とを押圧する場合には、第４歯車の第４歯が形成されている面とは反対側に配置されているロアステアリングシャフト又は当該ハウジングの端面と、第４歯車の第４歯が形成されている面とは反対側の面との間に配置される。

このように、軸方向力付与部材をこのようなスプリングとすることにより、確実に、容易に、かつ安価に第１歯車又は第４歯車を揺動歯車側に押圧することができる。なお、スプリングとしては、例えば、皿バネやウェーブワッシャなどを用いることができる。また、スプリングのバネ力により軸方向力を適宜調整することができる。

また、前記軸方向力付与部材は、前記アッパステアリングシャフト又は前記ロアステアリングシャフト若しくは前記ハウジングに軸方向移動可能に螺合されると共に、一端側が前記第１歯車又は前記第４歯車を押圧する螺合部材としてもよい。これにより、容易にかつ確実に第１歯車又は第４歯車を揺動歯車側に押圧することができる。なお、軸方向力の調整は、螺合部材の軸方向位置を調整することにより達成できる。ここで、螺合部材の軸方向位置の調整は非常に容易であるので、第１歯車又は第４歯車に付与する軸方向力の調整が非常に容易に行うことができる。

また、前記軸方向力付与部材は、前記アッパステアリングシャフト又は前記アッパステアリングシャフトに固定的に配置された前記ハウジングに固定された外輪及び内輪の何れか一方と前記第４歯車に固定された外輪及び内輪の何れか他方とを有し少なくとも一方向の軸方向荷重を負荷可能な軸受と、前記アッパステアリングシャフト又は前記ハウジングに対して前記軸受の前記外輪を前記第４歯車側に押圧して前記アッパステアリングシャフト又は前記ハウジングに対して前記第４歯車に前記揺動歯車側への軸方向力を付与する押圧部材と、を有するようにしてもよい。ここで、第４歯車はアッパステアリングシャフト又はアッパステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングに対して相対的に回転する部材である。従って、第４歯車はアッパステアリングシャフト又は当該ハウジングに対して回転可能に支持されるように径方向荷重を負荷可能な軸受（ラジアル軸受）を配置する場合がある。そして、この軸受に軸方向の予圧を付与可能なアンギュラ玉軸受や円すいころ軸受などを用いると共に、軸受へ付与可能な予圧を利用してアッパステアリングシャフト又は当該ハウジングに対して第４歯車を揺動歯車側に押圧するようにする。つまり、軸方向荷重を負荷可能な軸受を利用することにより、アッパステアリングシャフト又は当該ハウジングに対して第４歯車を回転可能に軸支することができると共に、確実に第４歯車を揺動歯車側へ押圧することができる。なお、軸受を押圧する押圧部材は、上述した、スプリング又は螺合部材を用いることができる。

（２）その他
また、本発明の舵角比可変操舵装置は、さらに、前記モータ出力軸の外周面に係合すると共に前記傾斜軸の内周面に係合する係合部材を備えるようにしてもよい。これにより、モータ出力軸と傾斜軸とが一体的に回転可能とすることができる。

この場合、例えば、前記モータ出力軸の前記外周面の径方向形状及び前記係合部材の径方向形状と、前記傾斜軸の前記内周面の径方向形状及び前記係合部材の径方向形状との少なくとも一方は、非円形形状からなるようにするとよい。例えば、十字型や多角形などとするとよい。これにより、より確実にモータ出力軸と傾斜軸とが一体的に回転可能とすることができる。

また、前記傾斜軸は、前記モータ出力軸に一体形成されるようにしてもよい。これにより、モータ出力軸と傾斜軸とが一体的に回転可能にすることができることはもとより、部品点数を削減することができ、低コスト化を図ることができる。

また、本発明の舵角比可変操舵装置は、上述したように、アッパステアリングシャフトと、舵角比可変モータと、減速機と、ロアステアリングシャフトとを備えるとしたが、これに加えて、スパイラルケーブル、ロック装置などを備えるようにしてもよい。スパイラルケーブルは、例えば舵角比可変モータのアッパステアリングシャフト側に配置されており、舵角比可変モータのステータが車体に対して回転した場合であっても舵角比可変モータへ電力及び信号の供給を可能とするためのケーブルである。ロック装置は、アッパステアリングシャフト又はアッパステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングと舵角比可変モータのモータ出力軸とを連結する装置である。すなわち、ロック装置は、アッパステアリングシャフトとロアステアリングシャフトとを一体的に回転させる装置である。

次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。

（１）車両用動力操舵装置の全体構成
まず、車両用動力操舵装置の全体構成について図１を参照して説明する。図１は、車両用動力操舵装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、車両用動力操舵装置は、主として、ステアリングホイール１と、アッパステアリングシャフト２と、舵角比可変ユニット３と、ロアステアリングシャフト４と、電動パワーステアリング装置５とから構成される。ここで、本発明の舵角比可変操舵装置は、アッパステアリングシャフト２と、舵角比可変ユニット３と、ロアステアリングシャフト４とから構成される装置である。

アッパステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１に連結され、運転者によるステアリングホイール１の操舵角を伝達するシャフトである。舵角比可変ユニット３は、アッパステアリングシャフト２の下端側に略同軸上に連結されると共に、ロアステアリングシャフト４の上端側に連結されている。そして、舵角比可変ユニット３は、アッパステアリングシャフト２の操舵角に対するロアステアリングシャフト４の転舵角である舵角比を可変するモータ（図２に示す）１４を含むユニットである。この舵角比可変ユニット３の詳細は、後述する。なお、ロアステアリングシャフト４の上端側の外周側に外周スプラインが形成され、舵角比可変ユニット３のうちロアステアリングシャフト４に係合する部分の内周側には、ロアステアリングシャフト４の外周スプラインに係合して回転拘束可能な内周スプラインが形成されている。

電動パワーステアリング装置５は、ラックピニオン式の電動パワーステアリング装置である。すなわち、ロアステアリングシャフト４の下端側にピニオン（図示せず）が形成され、当該ピニオンがラック（図示せず）に噛合している。そして、電動パワーステアリング装置５を構成するアシスト電動機により、車輪（転舵輪）を転舵させる補助操舵力を発生させる。

（２）舵角比可変ユニット３の詳細構成
舵角比可変ユニット３について図２を参照して説明する。図２は、舵角比可変ユニット３の軸方向断面図を示す。図２に示すように、舵角比可変ユニット３は、第１ハウジング１１と、第２ハウジング１２と、第３ハウジング１３と、モータ（舵角比可変モータ）１４と、ロック装置１５と、角度センサ１６と、スパイラルケーブル１７と、ゴムカップリング１８と、減速機１９とから構成される。

（２．１）ハウジング１１〜１３
第１ハウジング１１は、中央に軸孔が形成された略円筒カップ状からなり、底面の外側、すなわち上端面外側（図２の左側）がアッパステアリングシャフト２に一体的に結合されている。第２ハウジング１２は、略円筒状からなり、第１ハウジング１１の開口側（図２の右側）の内周面に一体的に連結されている。この第２ハウジング１２のロアステアリングシャフト４側（図２の右側）の内周面には、雌ねじが形成されている。第３ハウジング１３は、中央に軸孔が形成された略円盤状からなり、第２ハウジング１２に形成された雌ねじに螺合可能な雄ねじが外周面に形成されている。そして、第３ハウジング１３は、第２ハウジング１２に形成された雌ねじに螺合している。

（２．２）モータ１４
モータ１４は、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１２内のうち軸方向のほぼ中央に配置されている。すなわち、モータ１４は、第２ハウジング１２のアッパステアリングシャフト２側半分（図２の左側半分）に配置されている。このモータ１４は、モータハウジング１４１と、ステータ１４２と、モータ軸（モータ出力軸）１４３とから構成される。

ここで、モータハウジング１４１は、モータハウジング本体１４１ａとモータエンドプレート１４１ｂとからなる。モータハウジング本体１４１ａは、中央に軸孔が形成された略円筒カップ状からなり、外周端が第２ハウジング１２に固定されている。そして、モータエンドプレート１４１ｂは、中央に軸孔が形成された略円盤状からなる。このモータエンドプレート１４１ｂは、モータハウジング本体１４１ａのアッパステアリングシャフト２側の開口部を塞ぐように、第１ハウジング１１に固定されている。

ステータ１４２は、積層された円盤形状の珪素鋼板に巻線１４２ａが巻回されてなり、モータハウジング本体１４１ａの内周面に固定されている。モータ軸１４３は、モータ軸本体１４３ａとモータ軸本体１４３ａの外周面に固定されたマグネット１４３ｂとからなる。モータ軸本体１４３ａは、モータハウジング本体１４１ａ及びモータエンドプレート１４１ｂの中央の軸孔に配置された深溝玉軸受により支承され、各ハウジング１１〜１３及びステータ１４２に対して同軸上に相対回転可能とされている。このモータ軸本体１４３ａのロアステアリングシャフト４側の端部は、モータハウジング本体１４１ａに支持された深溝玉軸受のロアステアリングシャフト４側の延在している。そして、このモータ軸本体１４３ａのロアステアリングシャフト４側の端部の径方向断面形状は、略十字型に形成されている。また、モータ軸１４３のマグネット１４３ｂは、モータ軸本体１４３ａの外周面のうちステータ１４２に対向する位置に配置されている。

なお、モータ１４は、ロアステアリングシャフト４の転舵角が、アッパステアリングシャフト２の操舵角等に応じて算出されたロアステアリングシャフト４の転舵目標角になるように角度制御される。

（２．３）ロック装置１５
ロック装置１５は、ロックホルダ１５１と、ロックレバー１５２とを有する。ロックホルダ１５１は、モータ軸本体１４３ａのアッパステアリングシャフト２側の端部に固定されており、外周面にロック歯（図示せず）が形成されている。ロックレバー１５２は、第１ハウジング１１に固定された支持軸（図示せず）を中心に揺動可能であって、一端側にロックホルダ１５１のロック歯に噛合可能なレバー爪（図示せず）が形成されている。そして、ロックレバー１５２のレバー爪がロックホルダ１５１のロック歯に噛合している場合には、第１ハウジング１１とモータ軸１４３とが一体的に回転されるロック状態となる。一方、ロックレバー１５２のレバー爪がロックホルダ１５１のロック歯に噛合していない場合には、第１ハウジング１１とモータ軸１４３とは相対的に回転可能なロック解除状態となる。すなわち、ロック装置１５は、ロック状態とロック解除状態との切替動作を行っている。

（２．４）角度センサ１６
角度センサ１６は、モータ軸本体１４３ａの外周側であって、モータエンドプレート１４１ｂに支持されている深溝玉軸受とロック装置１５の間に配置されている。この角度センサ１６は、モータ軸１４３の回転角度を検出する。

（２．５）スパイラルケーブル１７
スパイラルケーブル１７は、筐体１７１と、内筒１７２と、フレキシブルフラットケーブル１７３とを有している。筐体１７１は、略円筒形状からなり、車体（図示せず）に固定されている。内筒１７２は、第１ハウジング１１の外周側に固定されると共に、筐体１７１の内側に筐体１７１に対して相対回転可能に配置されている。フレキシブルフラットケーブル１７３は、複数のリード線が絶縁被覆されており、筐体１７１と内筒１７２との間に配置されている。このフレキシブルフラットケーブル１７３は、一端側が内筒１７２に接続されている。そして、フレキシブルフラットケーブル１７３の一端側に接続されたリード線は、内筒１７２から延出され、モータ１４のステータ１４２の巻線１４２ａ及び角度センサ１６等に接続されている。また、フレキシブルフラットケーブル１７３は、他端側が筐体１７１に接続されている。そして、フレキシブルフラットケーブル１７３の他端側に接続されたリード線は、筐体１７１から延出され、ＥＣＵ（図示せず）等に接続される。すなわち、スパイラルケーブル１７は、モータ１４などが車体に対して回転した場合であってもモータ１４などへ電力及び信号の供給を可能とするためのケーブルである。

（２．６）ゴムカップリング１８
ゴムカップリング１８は、ゴム製からなり、径方向断面形状が略十字型からなるリング状に形成されている。このゴムカップリング１８は、内周側がモータ軸本体１４３ａのロアステアリングシャフト４側の端部に圧入嵌合し、外周側が後述する減速機１９の傾斜軸１９３の内周側に圧入嵌合している。すなわち、ゴムカップリング１８は、モータ軸本体１４３ａと傾斜軸１９３との径方向のガタをなくすように、かつ、一体的に回転可能に係合させている。

（２．７）減速機１９
減速機１９は、いわゆるコリオリ運動歯車機構を利用している。以下に、減速機１９の概略構成及び詳細構成について説明した後に、減速機１９の動作について説明する。なお、本実施例における減速機１９の減速機構は、例えば、特開平１１−３１５８９２号公報などに記載されているいわゆるコリオリ運動歯車機構からなる減速機と実質的にほぼ同一原理を利用している。

（ａ）減速機１９の概略構成
減速機１９は、第２ハウジング１２内のうちモータ１４のロアステアリングシャフト４側に配置されている。そして、減速機１９は、一方側がモータ軸１４３に連結され、他方側がロアステアリングシャフト４に連結されている。そして、減速機１９は、入力されるモータ軸１４３の回転角（モータ回転角）を低減させた転舵角をロアステアリングシャフト４に出力している。

この減速機１９は、第２ハウジング１２に固定された第１歯車１９１と、ロアステアリングシャフト４に回転拘束するように係合された第４歯車１９２と、モータ軸１４３に一体的に連結された傾斜軸１９３と、第１歯車１９１及び第４歯車１９２に噛合可能な歯車を有し、傾斜軸１９３の傾斜外周面（傾斜面）を相対回転可能に配置された揺動歯車１９４と、第３ハウジング１３に対して第４歯車１９２を揺動歯車１９４側へ押圧する軸方向押圧スプリング（軸方向力付与部材、押圧部材）１９５とから構成される。

（ｂ）減速機１９の詳細構成
次に、減速機１９を構成する各部について図２〜図４を参照して詳細に説明する。なお、図３は、第４歯車１９２の軸方向断面図を示す。図４は、傾斜軸１９３の軸方向断面図を示す。

（ｂ１）第１歯車１９１
第１歯車１９１は、第１歯車本体１９１ａと、複数の第１コロ歯車（第１歯）１９１ｂとから構成される。第１歯車本体１９１ａは、中央に軸孔が形成された略円盤状からなり、一方端面（図２の右側面）に径方向溝（図示せず）がｎ１個形成されている。そして、この第１歯車本体１９１ａは、径方向溝がロアステアリングシャフト４側を向くように、第２ハウジング１２の内周側のうちのモータ１４側に固定されている。また、第１歯車本体１９１ａの内周面には、後述する傾斜軸１９３の外周面に支持された深溝玉軸受の外輪が嵌合されている。第１コロ歯車１９１ｂは、第１歯車本体１９１ａの径方向溝に径方向回りに回転可能に支持されている。つまり、第１歯車１９１は、歯数ｎ１のコロ歯車を形成する歯車である。

（ｂ２）第４歯車１９２
第４歯車１９２については、図２及び図３を参照して説明する。第４歯車１９２は、全体としては、中央に軸孔が形成された略円盤状からなる。詳細には、第４歯車１９２は、ロアシャフト係合部１９２ａと、内径支持部１９２ｂと、アンギュラ玉軸受当たり部１９２ｃと、第４コロ歯車（第４歯）１９２ｄとから構成される。ロアシャフト係合部１９２ａは、中心に軸孔が形成された円盤状からなる。このロアシャフト係合部１９２ａは、具体的には、ロアステアリングシャフト４の上端側外周に形成された外周スプラインに係合可能な内周スプライン１９２ｅが形成されている。さらに、ロアシャフト係合部１９２ａの外周面には、第２ハウジング１２の内周面に支持されたアンギュラ玉軸受の内輪が嵌合されている。なお、第２ハウジング１２の内周面に支持されたアンギュラ玉軸受は、接触角（玉中心から軸心に向かう方向ベクトルに対する玉中心からローラと内輪とが接触する位置に向かう方向ベクトルへのなす角度）がアッパステアリングシャフト２側へ９０度未満の所定角度となるように配置されている。

内径支持部１９２ｂは、中央に軸孔が形成された略円盤状からなる。この内径支持部１９２ｂは、ロアシャフト係合部１９２ａの内径よりも大きな内径からなり、ロアシャフト係合部１９２ａの外径よりも大きく第２ハウジング１２の内径よりも僅かに小さな外径からなる。そして、この内径支持部１９２ｂは、ロアシャフト係合部１９２ａのアッパステアリングシャフト２側の端面外周側に一体的に結合されている。さらに、内径支持部１９２ｂは、一方端面（図２及び図３の左側面）に径方向溝（図示せず）がｎ４個形成されている。また、内径支持部１９２ｂの内周面には、後述する傾斜部１９３の外周面に支持された深溝玉軸受の外輪が嵌合されている。

アンギュラ玉軸受当たり部１９２ｃは、ロアシャフト係合部１９２ａの外周側であって、内径支持部１９２ｂのロアステアリングシャフト４側の端面に、第２ハウジング１２の内周面に支持されたアンギュラ玉軸受の内輪の端面が当接している。第４コロ歯車１９２ｄは、内径支持部１９２ｂの径方向溝に径方向回りに回転可能に支持されている。

つまり、第４歯車１９２は、歯数ｎ４のコロ歯車を形成する歯車である。さらに、第４歯車１９２は、第４コロ歯車１９２ｄがアッパステアリングシャフト２側を向くように、ロアステアリングシャフト４に回転拘束されるように固定されている。つまり、第４歯車１９２の第４コロ歯車１９２ｄが第１歯車１９１の第１コロ歯車１９１ｂが対向するように、第４歯車１９２が配置されている。

（ｂ３）傾斜軸１９３
傾斜軸１９３については、図２及び図４を参照して説明する。傾斜軸１９３は、全体としては、中央に軸孔が形成された略円筒形状からなる。詳細には、傾斜軸１９３は、モータ連結部１９３ａと、揺動歯車支持部１９３ｂと、第４歯車支持部１９３ｃとから構成される。

モータ連結部１９３ａは、中央にゴムカップリング１８が圧入嵌合可能な十字孔１９３ｄが形成された略円盤状からなる。すなわち、モータ連結部１９３ａは、ゴムカップリング１８を介して、モータ軸１４３の回転が伝達される。そして、このモータ連結部１９３ａの外周面には、第１歯車１９１の内周面に支持された深溝玉軸受の内輪が嵌合されている。すなわち、傾斜軸１９３は、第１歯車１９１に対して相対回転可能とされている。

揺動歯車支持部１９３ｂは、中央に軸孔が形成された略円盤状からなり、モータ連結部１９３ａのロアステアリングシャフト４側に一体的に結合されている。この揺動歯車支持部１９３ｂの外径は、モータ連結部１９３ａの外径よりも大きく、第１歯車本体１９１ａの内径よりも小さく形成されている。さらに、この揺動歯車支持部１９３ｂの外周側は、傾斜軸１９３の回転軸Ｘ１に対して所定角度θだけ傾斜した回転軸Ｘ２を軸心とする傾斜外周面（傾斜面）１９３ｂ１が形成されている。なお、この傾斜外周面１９３ｂ１には、後述する揺動歯車１９４の内輪が圧入嵌合される。さらに、揺動歯車支持部１９３ｂの傾斜外周面１９３ｂ１のアッパステアリングシャフト２側には、揺動歯車１９４の内輪の当たり部１９３ｂ２が外周側に突出形成されている。

第４歯車支持部１９３ｃは、中央に軸孔が形成された略円筒状からなり、揺動歯車支持部１９３ｂのロアステアリングシャフト４側に一体的に結合されている。この第４歯車支持部１９３ｃの外周面には、第４歯車１９２の内径支持部１９２ｂの内周面に支持された深溝玉軸受の内輪が嵌合される。すなわち、傾斜軸１９３は、第４歯車１９２に対して相対的に回転可能とされている。

（ｂ４）揺動歯車１９４
揺動歯車１９４については図２を参照して説明する。揺動歯車１９４は、内輪部１９４ａと、複数のローラ１９４ｂと、外輪歯車部１９４ｃとから構成される。内輪部１９４ａは、略円筒形状からなり、内周側が傾斜軸１９３の揺動歯車支持部１９３ｂの傾斜外周面１９３ｂ１に圧入嵌合される。さらに、内輪部１９４ａのアッパステアリングシャフト２側の端面は、傾斜軸１９３の揺動歯車支持部１９３ｂの当たり部１９３ｂ２に当接している。さらに、内輪部１９４ａの外周面には、略円弧形状の周方向溝（図示せず）が形成されている。

ローラ１９４ｂは、球状からなり、内輪部１９４ａの周方向溝に転動可能に配置されている。外輪歯車部（第２歯車、第３歯車）１９４ｃは、略円筒形状からなり、内周面にはローラ１９４ｂが転動可能な略円弧形状の周方向溝（図示せず）が形成されている。そして、この外輪歯車部１９４ｃは、内輪部１９４ａの外周側にローラ１９４ｂを介して配置されている。すなわち、外輪歯車部１９４ｃは、内輪部１９４ａに対して回転軸Ｘ２（図４に示す）回りに回転可能とされている。

さらに、外輪歯車部１９４ｃの両端面には、歯車が形成されている。具体的には、外輪歯車部１９４ｃのアッパステアリングシャフト２側の端面には、歯数ｎ２の第２歯車（第２歯）が形成されている。この第２歯車の一部分（図２の上方側部分）は、第１歯車１９１の第１コロ歯車１９１ｂに噛合可能とされている。また、外輪歯車部１９４ｃのロアステアリングシャフト４側の端面には、歯数ｎ３の第３歯車（第３歯）が形成されている。この第３歯車の一部分（図２の下方側部分）は、第４歯車１９２の第４コロ歯車１９２ｄに噛合可能とされている。

（ｂ５）軸方向押圧スプリング１９５
軸方向押圧スプリング１９５は、第２ハウジング１２の内径より僅かに小さな外径からなり、第２ハウジング１２の内周面に支持されたアンギュラ玉軸受の内輪よりも大きな内径からなる皿バネからなる。そして、この軸方向押圧スプリング１９５は、軸方向一端側が第３ハウジング１３のアッパステアリングシャフト２側の端面の最外側に当接し、軸方向他端側が第２ハウジング１２の内周面に支持されたアンギュラ玉軸受の外輪のロアステアリングシャフト４側に当接している。すなわち、軸方向押圧スプリング１９５は、第３ハウジング１３に対してアンギュラ玉軸受の外輪をアッパステアリングシャフト２側へ押圧している。その結果、アンギュラ玉軸受の内輪がアッパステアリングシャフト２側へ押圧される。さらに、アンギュラ玉軸受の内輪は、第４歯車１９２のアンギュラ玉軸受当たり部１９２ｃに当接しているため、第４歯車１９２をアッパステアリングシャフト２側へ押圧する。つまり、軸方向押圧スプリング１９５は、第３ハウジング１３に対して第４歯車１９２をアッパステアリングシャフト２側、すなわち、揺動歯車１９４側へ押圧している。

（ｂ６）第１歯車１９１、第４歯車１９２、及び、揺動歯車１９４の位置関係
ここで、第１歯車１９１、第４歯車１９２、及び、揺動歯車１９４の位置関係について、図５を参照してさらに詳述する。図５は、第１歯車１９１、第４歯車１９２、及び、揺動歯車１９４の位置関係について説明する図であり、図２の軸方向断面図に相当する図である。

図５に示すように、第１歯車１９１の第１コロ歯車１９１ｂのピッチ円及び揺動歯車１９４の第２歯車のピッチ円を通る第１球面（第１共通球面）の中心はＯ１となる。さらに、第４歯車１９２の第４コロ歯車１９２ｄのピッチ円及び揺動歯車１９４の第３歯車のピッチ円を通る第２球面（第２共通球面）の中心もＯ１となる。つまり、第１球面の中心と第２球面の中心とが一致するように、第１歯車１９１、第４歯車１９２、及び、揺動歯車１９４が形成かつ配置される。

（ｃ）減速機１９の動作
次に、上述した構成からなる減速機１９の動作について説明する。ここで、減速機１９の動作の説明の容易化のために、各ハウジング１１〜１３が固定され、モータ軸１４３がハウジング１１〜１３に対して回転する場合について説明する。

まず、減速機１９には、ハウジング１１〜１３に対して回転するモータ軸１４３の回転が入力される。ハウジング１１〜１３に対してモータ軸１４３が回転すると、モータ軸１４３に一体的に連結された傾斜軸１９３が一体的に回転する。このとき、傾斜軸１９３の揺動歯車支持部１９３ｂは、首を振るような動作をする。ここで、第１歯車１９１は第２ハウジング１２に固定されているので、傾斜軸１９３は第２ハウジング１２に対して回転することになる。

そして、傾斜軸１９３が回転することにより揺動歯車支持部１９３ｂが首を振るような動作をすると、揺動歯車支持部１９３ｂの傾斜外周面１９３ｂ１に回転可能に支持されている揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃが、あたかも停止寸前のこまのように首振り運動をする。この揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃの動作をコリオリ運動という。

そして、揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃがコリオリ運動をすることにより、揺動歯車１９４の第２歯車を第１コロ歯車１９１ｂに、かつ、揺動歯車１９４の第３歯車を第４コロ歯車１９２ｄにそれぞれ噛合わせていく。そうすると、第１コロ歯車１９１ｂの歯数ｎ１と揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃの第２歯車の歯数ｎ２との歯数差に相当する分だけ、第１歯車１９１に対して揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃが回転する。さらに、第４コロ歯車１９４ｄの歯数ｎ４と揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃの第３歯車の歯数ｎ３との歯数差に相当する分だけ、揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃに対して第４歯車１９２が回転する。

例えば、第１歯車１９１の歯数ｎ１を１００、揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃの第２歯車の歯数ｎ２を１０１とした場合であって、モータ軸１４３が正方向に１回転した場合には、揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃはモータ軸１４３に対して１／１００だけ正回転する。また、第１歯車１９１の歯数ｎ１を１００、揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃの第２歯車の歯数ｎ２を９９とした場合であって、モータ軸１４３が正方向に１回転した場合には、揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃはモータ軸１４３に対して１／１００だけ逆回転する。

また、例えば、揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃの第３歯車の歯数ｎ３を１００、第４歯車１９２の歯数ｎ４を１０１とした場合であって、モータ軸１４３が正方向に１回転した場合には、第４歯車１９２はモータ軸１４３に対して１／１００だけ正回転する。また、揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃの第３歯車の歯数ｎ３を１００、第４歯車１９２の歯数ｎ４を９９とした場合であって、モータ軸１４３が正方向に１回転した場合には、第４歯車１９２はモータ軸１４３に対して１／１００だけ逆回転する。

つまり、モータ軸１４３が１回転した場合にロアステアリングシャフト４の回転数である減速比Ｒは、数１のようになる。つまり、例えば、各歯数が１００歯程度の場合には、約２％の減速比となる。

なお、軸方向押圧スプリング１９５により、第３ハウジング１３に対して第４歯車１９２が揺動歯車１９４側へ押圧されているので、第１歯車１９１と揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃの第２歯車との噛み合い、及び、第４歯車１９２と揺動歯車１９４の外輪歯車部１９４ｃの第２歯車との噛み合いが非常に良好にすることができる。つまり、軸方向押圧スプリング１９５により軸方向のガタを小さくすることができる。その結果、歯車の噛合いガタによる騒音や振動を大きく低減することができる。

（３）その他
上記実施例においては、軸方向押圧スプリング１９５は、第３ハウジング１３に対してアンギュラ玉軸受の外輪をアッパステアリングシャフト２側に押圧するように配置したが、これに限られるものではない。例えば、軸方向押圧スプリング１９５は、第３ハウジング１３と第４歯車１９２との軸方向間に配置し、第３ハウジング１３に対して直接的に第４歯車１９２を揺動歯車１９４側へ押圧するようにしてもよい。また、軸方向押圧スプリング１９５は、ロアステアリングシャフト４と第４歯車１９２との軸方向間に配置し、ロアステアリングシャフト４に対して第４歯車１９２を直接的に押圧するようにしてもよい。また、軸方向押圧スプリング１９５は、第２ハウジング１２と第１歯車１９１との軸方向間に配置し、第２ハウジング１２に対して第１歯車１９１を揺動歯車１９４側へ押圧するようにしてもよい。

また、軸方向力付与部材として軸方向押圧スプリング１９５を用いるのではなく、第３ハウジング１３そのものを軸方向力付与部材とすることもできる。具体的には、第３ハウジング１３のアッパステアリングシャフト２側の端面をアンギュラ玉軸受の外輪のロアステアリングシャフト４側の端面を揺動歯車１９４側に押圧するようにしてもよい。また、第３ハウジング１３のアッパステアリングシャフト２側の端面を第４歯車１９２のロアステアリングシャフト４側の端面に直接的に揺動歯車１９４側に押圧するようにしてもよい。

また、第３ハウジング１３の内周面と第４歯車１９２の外周面との間には、アンギュラ玉軸受を配置したが、これに限られるものではない。この軸受は、軸方向加重を負荷可能な軸受であればよい。

車両用動力操舵装置の全体構成を示す図である。 舵角比可変ユニット３の軸方向断面図を示す。 第４歯車１９２の軸方向断面図を示す。 傾斜軸１９３の軸方向断面図を示す。 第１歯車１９１、第４歯車１９２、及び、揺動歯車１９４の位置関係について説明する図である。

符号の説明

１：ステアリングホイール、 ２：アッパステアリングシャフト、 ３：舵角比可変ユニット、 ４：ロアステアリングシャフト、 ５：電動パワーステアリング装置、 １１：第１ハウジング、 １２：第２ハウジング、 １３：第３ハウジング、 １４：モータ（舵角比可変モータ）、 １５：ロック装置、 １６：角度センサ、 １７：スパイラルケーブル、 １８：ゴムカップリング、 １９：減速機、 １４１：モータハウジング、 １４２：ステータ、 １４３：モータ軸（モータ出力軸）、 １５１：ロックホルダ、 １５２：ロックレバー、 １７１：筐体、 １７２：内筒、 １７３：フレキシブルフラットケーブル、 １９１：第１歯車、 １９２：第４歯車、 １９３：傾斜軸、 １９４：揺動歯車、 １９５：軸方向押圧スプリング（軸方向力付与部材、押圧部材）

Claims (7)

1. ステアリングホイールに連結され前記ステアリングホイールの操舵角を伝達するアッパステアリングシャフトと、
   前記アッパステアリングシャフトに固定されたハウジングと、
   前記ハウジングの内周面に固定されたステータと、前記ステータの内側に配置され且つ前記ハウジング及び前記ステータに対して同軸上に相対回転可能に設けられたモータ出力軸と、を備える舵角比可変モータと、
   前記モータ出力軸に連結され前記モータ出力軸のモータ回転角を低減した転舵角を出力する減速機と、
   前記減速機から出力される前記転舵角を転舵輪側に伝達するロアステアリングシャフトと、
   を備え、
   前記操舵角に対する前記転舵角の舵角比を可変する舵角比可変操舵装置において、
   前記減速機は、
   前記ハウジングの内周面に固定され前記アッパステアリングシャフトに回転拘束され端面に歯数ｎ１の第１歯が形成された第１歯車と、
   前記ハウジングの内周面に回転可能に軸支され前記ロアステアリングシャフトに回転拘束され前記第１歯車の前記端面に対向する端面に歯数ｎ４の第４歯が形成された第４歯車と、
   前記モータ出力軸に固定され前記モータ出力軸の回転軸に対して所定角度傾斜した傾斜回転軸を軸心とする傾斜面が外周側に形成され、前記アッパステアリングシャフト側の端部の外周面において前記第１歯車の内周面を回転可能に軸支し、前記ロアステアリングシャフト側の端部の外周面において前記第４歯車の内周面を回転可能に軸支する傾斜軸と、
   前記第１歯車と前記第４歯車との間であって前記傾斜面に回転可能に軸支され、前記第１歯車に噛合し歯数ｎ２の第２歯が端面に形成された第２歯車と前記第４歯車に噛合し歯数ｎ３の第３歯が端面に形成された第３歯車を有し、前記第１歯車及び前記第２歯車の各ピッチ円を通る第１共通球面の中心点と前記第３歯車及び前記第４歯車の各ピッチ円を通る第２共通球面の中心点とが一致する揺動歯車と、
   を備えることを特徴とする舵角比可変操舵装置。
2. さらに、前記アッパステアリングシャフト又は前記ロアステアリングシャフト若しくは前記アッパステアリングシャフト又は前記ロアステアリングシャフトに固定的に配置されたハウジングに対して少なくとも前記第１歯車及び前記第４歯車の一方に前記揺動歯車側への軸方向力を付与する軸方向力付与部材を備えることを特徴とする請求項１記載の舵角比可変操舵装置。
3. 前記軸方向力付与部材は、軸方向一端側が前記アッパステアリングシャフト又は前記ロアステアリングシャフト若しくは前記ハウジングを押圧し、軸方向他端側が前記第１歯車又は前記第４歯車を押圧するスプリングであることを特徴とする請求項２記載の舵角比可変操舵装置。
4. 前記軸方向力付与部材は、前記アッパステアリングシャフト又は前記ロアステアリングシャフト若しくは前記ハウジングに軸方向移動可能に螺合されると共に、一端側が前記第１歯車又は前記第４歯車を押圧する螺合部材であることを特徴とする請求項２記載の舵角比可変操舵装置。
5. 前記軸方向力付与部材は、
   前記アッパステアリングシャフト又は前記アッパステアリングシャフトに固定的に配置された前記ハウジングに固定された外輪及び内輪の何れか一方と前記第４歯車に固定された外輪及び内輪の何れか他方とを有し少なくとも一方向の軸方向荷重を負荷可能な軸受と、
   前記アッパステアリングシャフト又は前記ハウジングに対して前記軸受の前記外輪を前記第４歯車側に押圧して前記アッパステアリングシャフト又は前記ハウジングに対して前記第４歯車に前記揺動歯車側への軸方向力を付与する押圧部材と、
   を有することを特徴とする請求項２記載の舵角比可変操舵装置。
6. さらに、前記モータ出力軸の外周面に係合すると共に前記傾斜軸の内周面に係合する係合部材を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の舵角比可変操舵装置。
7. 前記傾斜軸は、前記モータ出力軸に一体形成されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の舵角比可変操舵装置。

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