電動パワーステアリング装置
【課題】簡易で安価な構成により、伝達比を変更することのできる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】伝達比可変機構１３は、入力軸１４と出力軸１５との間の伝達比θ２／θ１を２段階に変更可能である。伝達比可変機構１３は、入力軸１４に連結された入力部材２６と、出力軸１５に連結された出力部材２７と、中間部材２８とを含んでいる。入力部材２６は、変位部材２９と、入力歯車３０とを含んでいる。入力部材２６は、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とに変位可能となっている。入力部材２６が第１位置Ｐ１にあるとき、入力歯車３０と出力部材２７の出力歯車３５とは、直結されている。入力部材２６が第２位置Ｐ２にあるとき、入力部材２６は、中間部材２８を介して出力部材２７に動力伝達可能に連結されている。
【解決手段】伝達比可変機構１３は、入力軸１４と出力軸１５との間の伝達比θ２／θ１を２段階に変更可能である。伝達比可変機構１３は、入力軸１４に連結された入力部材２６と、出力軸１５に連結された出力部材２７と、中間部材２８とを含んでいる。入力部材２６は、変位部材２９と、入力歯車３０とを含んでいる。入力部材２６は、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とに変位可能となっている。入力部材２６が第１位置Ｐ１にあるとき、入力歯車３０と出力部材２７の出力歯車３５とは、直結されている。入力部材２６が第２位置Ｐ２にあるとき、入力部材２６は、中間部材２８を介して出力部材２７に動力伝達可能に連結されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝達比可変機構を備える電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両用の電動パワーステアリング装置には、操舵補助用の電動モータが備えられている（例えば、特許文献１〜３参照）。このうち、特許文献２，３の電動パワーステアリング装置には、操舵部材の操舵量に対する転舵輪の転舵角の比を変更可能な伝達比可変機構が備えられている。
例えば、特許文献３の伝達比可変機構は、ステアリングホイール側に配置された入力軸と、舵取り機構側に配置された出力軸と、入力軸および出力軸が挿通された筒状の偏心カムとを含んでいる。偏心カムには、入力軸に噛み合う歯車と、出力軸に噛み合う歯車とが設けられている。また、偏心カムは、電動モータによって回転駆動されるようになっており、これにより、入力軸と出力軸との間の回転伝達比を無段階に変更可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６７３４５５号明細書
【特許文献２】特開２００９−１４３４３１号公報
【特許文献３】特開２００５−９８３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献３では、操舵補助用の電動モータに加え、伝達比を変更するための電動モータが備えられており、コストの高い電動モータが複数用いられている。また、入力軸の回転角や、出力軸の回転角をそれぞれ検出するためのセンサ等の、伝達比を設定するためのセンサや制御装置が必要であり、より一層製造コストが高くついてしまう。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、簡易で安価な構成により、伝達比を変更することのできる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明者は、入力軸と出力軸との間の伝達比を連続的に変更する構成を採用せずとも、２段階で伝達比を変更できるようにすれば、伝達比を変更する効果を充分に発揮できるとの着想を得て、本発明を想到するに至った。
本発明は、操舵部材（２）の操舵に応じて回転する入力軸（１４）と転舵機構（９）の動作に連動して回転する出力軸（１５）との間に配置され前記入力軸の回転角（θ１）に対する前記出力軸の回転角（θ２）の比である伝達比（θ２／θ１）を変更可能な伝達比可変機構（１３；１３Ａ）と、前記操舵部材の操舵を補助する操舵補助力を発生するための操舵補助モータ（１８）とを備え、前記伝達比可変機構は、運転者の操作に応じて所定の第１位置（Ｐ１）および第２位置（Ｐ２）に変位可能な変位部材（２９）と、この変位部材が前記第１位置にあるときに所定の第１伝達比（θ２１／θ１１）で前記入力軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する第１動力伝達経路（５１）と、前記変位部材が前記第２位置にあるときに所定の第２伝達比（θ２２／θ１２；θ２２Ａ／θ１２Ａ）で前記入力軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する第２動力伝達経路（５２；５２Ａ）と、を含んでいることを特徴とする電動パワーステアリング装置（１）を提供する（請求項１）。
【０００６】
本発明によれば、第１動力伝達経路を介して入力軸と出力軸との間で動力を伝達する場合と、第２動力伝達経路を介して入力軸と出力軸との間で動力を伝達する場合の２段階で、伝達比を変更することができる。例えば、車両の道路走行時と比べて、車両を駐車するときの伝達比を大きくすることで、駐車時に操舵部材を操作する量を少なくできる。これにより、少ない労力で車両を駐車場の駐車枠に停めることができ、且つ、車両の道路走行時には、操舵部材の操舵量に対する転舵輪の転舵量が大きくなりすぎず、自然な操舵フィーリングを実現できる。このように、簡易で安価な構成である、２段階の伝達比切り替えを達成することで、実用上、十分な伝達比可変効果を得ることができる。また、単に伝達比を大きくした場合には、運転者が操舵部材に付与する操舵トルクを大きくする必要があるけれども、本発明では、操舵補助モータが備えられている。したがって、操舵補助モータの働きにより、運転者が操舵部材を操作するのに必要な力が大きくなることを抑制できる。これにより、簡易な伝達比可変機構を実現しつつ、運転者の操舵にかかる負担が増すことを抑制できる。さらに、運転者が変位部材を操作することで、第１伝達比と第２伝達比とを切り替えることができる。したがって、伝達比を決定するためのセンサや制御装置が不要で、且つ、伝達比を変更するためのモータが不要である。よって、電動パワーステアリング装置をより一層簡素でコスト安価な構成にできる。
【０００７】
また、本発明において、前記運転者が前記変位部材を操作するための操作部材（３４；５６）をさらに備えている場合がある（請求項２）。
この場合、運転者が操作部材を操作するという簡易な構成で、伝達比を容易に２段階に変更できる。操作部材は、例えば、運転者の操作に応じて前記変位部材を変位させる電磁ソレノイドを操作する操作ボタンを含む。また、操作部材は、例えば、運転者の操作力を前記変位部材に伝達するレバー部材を含む。
【０００８】
また、本発明において、前記第１動力伝達経路は、前記変位部材を含み前記入力軸に連結された入力部材（２６）と、前記変位部材が前記第１位置にあるときに前記入力部材に一体回転可能に連結され且つ前記出力軸に連結された出力部材（２７）と、を含んでいる場合がある（請求項３）。
この場合、第１伝達比を実現するために、入力部材と出力部材とを直結させるという簡易な構成でよい。したがって、電動パワーステアリング装置をよりコスト安価にできる。
【０００９】
また、本発明において、前記第２動力伝達経路は、前記変位部材および入力歯車（３０）を含み前記入力軸に連結された入力部材（２６）と、出力歯車（３５）を含み前記出力軸に連結された出力部材（２７）と、前記変位部材が前記第２位置にあるときに前記入力歯車に噛み合う第１歯部（４１）および前記出力歯車に噛み合う第２歯部（４２）を含む中間部材（２８；２８Ａ）と、を含んでいる場合がある（請求項４）。
【００１０】
この場合、入力歯車および出力歯車に中間部材を係合させるという簡易な構成で、第２伝達比を実現できる。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】伝達比可変機構の概略構成を示す一部断面図であり、変位部材が第１位置にある状態を示している。
【図３】伝達比可変機構の概略構成を示す一部断面図であり、変位部材が第２位置にある状態を示している。
【図４】本発明の別の実施形態の主要部の断面図であり、変位部材が第１位置にある状態を示している。
【図５】本発明の別の実施形態の主要部の断面図であり、変位部材が第２位置にある状態を示している。
【図６】本発明のさらに別の実施形態の主要部の断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態の主要部の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結されたステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有する転舵軸としてのラック軸８と、を備えている。ラック軸８は、自動車等の車両の左右方向に延びている。ピニオン軸７およびラック軸８により、ラックアンドピニオン機構からなる転舵機構９が構成されている。
【００１３】
ラック軸８は、車体に固定されるハウジング（図示せず）内に、複数の軸受（図示せず）を介して、ラック軸８の軸方向に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸８の各端部には、それぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、ラック軸８の軸方向の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。
【００１４】
車両用操舵装置１は、転舵機構９に操舵補助力を付与するための操舵補助機構１２と、操舵部材２の操舵角に対する転舵輪１１の転舵角の比を変更することのできる伝達比可変機構１３と、を備えている。
ステアリングシャフト３は、操舵部材２と伝達比可変機構１３との間に配置され操舵部材２の操舵に応じて回転する入力軸１４と、伝達比可変機構１３と中間軸５との間に配置され転舵機構９の動作に連動して回転する出力軸１５とを含む。
【００１５】
操舵補助機構１２は、ブラシレスモータ等の操舵補助モータ１８と、操舵補助モータ１８の出力回転が入力される減速機構１９と、を含む。減速機構１９は、例えば、ウォーム減速機構であり、操舵補助モータ１８のロータ１８ａに一体回転可能に連結されたウォーム軸２０と、出力軸１５に一体回転可能に連結されウォーム軸２０に噛み合うウォームホイール２１とを含む。
【００１６】
操舵補助モータ１８は、減速機構１９、出力軸１５および中間軸５を介して転舵機構９に動力伝達可能に連結されている。操舵補助モータ１８の出力（操舵補助力）は、減速機構１９を介して出力軸１５に伝達され、運転者の操舵を補助するようになっている。
また、車両用操舵装置１は、操舵補助モータ１８を制御するためのトルクセンサ２２および車速センサ２３を備えている。トルクセンサ２２は、出力軸１５の周囲に設けられている。トルクセンサ２２は、例えば、出力軸１５に作用するトルクに応じた出力軸１５のねじれを検出するセンサである。出力軸１５のねじれを検出することにより、出力軸１５に作用しているトルクを検出するようになっている。車速センサ２３は、車両の転舵輪１１等の車輪に設けられており、車速を検出するようになっている。
【００１７】
車両用操舵装置１は、ＣＰＵ，ＲＡＭおよびＲＯＭを含む制御部２４を備えている。制御部２４は、操舵補助モータ１８の動作を制御するために設けられている。制御部２４には、トルクセンサ２２および車速センサ２３がそれぞれ接続されている。これらのセンサ２２，２３からの検出信号が、制御部２４に入力されるようになっている。制御部２４は、ドライバ２５を介して操舵補助モータ１８に接続されている。
【００１８】
制御部２４は、トルクセンサ２２および車速センサ２３からの入力信号等に基づいて、操舵補助モータ１８の目標駆動量を設定し、操舵補助モータ１８の実駆動量と目標駆動量との偏差がゼロとなるように、操舵補助モータ１８を制御する。これにより、操舵補助モータ１８に所定の力を発生させる。この力は、減速機構１９を介して出力軸１５に伝達され、さらに、転舵機構９に付与される。その結果、運転者による操舵部材２の操舵が補助され、運転者は、少ない力で容易に操舵部材２を回転操作することができる。
【００１９】
伝達比可変機構１３は、入力軸１４の回転角としての操舵角θ１に対する、出力軸１５の回転角としての転舵角θ２の比である伝達比θ２／θ１を変更可能とされている。伝達比可変機構１３は、操舵部材２と操舵補助機構１２との間に配置されている。伝達比可変機構１３は、操舵部材２から転舵機構９への動力伝達経路のうち、操舵補助機構１２の上流側に配置されている。
【００２０】
図２は、伝達比可変機構１３の概略構成を示す一部断面図である。図２に示すように、入力軸１４および出力軸１５は、互いの先端を相対向させて同軸上に配置されている。
伝達比可変機構１３は、入力軸１４に一体回転可能に連結された入力部材２６と、出力軸１５に一体回転可能に連結された出力部材２７と、入力軸１４および出力軸１５に関連して設けられた中間部材２８と、を含んでいる。
【００２１】
入力部材２６は、例えば、一体成形品であり、変位部材２９と、変位部材２９とは入力軸１４の軸方向Ｘ１０に並ぶ入力歯車３０とを含んでいる。
変位部材２９は、円柱状に形成されている。この変位部材２９は、伝達比可変機構１３を収容するハウジング３１に形成された円筒部３１ａに挿通されており、円筒部３１ａに回転可能に支持されつつ、円筒部３１ａに対して軸方向Ｘ１０に移動可能となっている。
【００２２】
入力歯車３０は、変位部材２９に対して軸方向Ｘ１０の他方Ｘ１２側に配置されている。入力歯車３０の直径は、変位部材２９の直径よりも大きくされている。入力歯車３０は、外歯歯車であり、外周面に歯部３０ａが形成されている。入力歯車３０の一端面３０ｂと円筒部３１ａの一端面３１ｂとの間には、付勢部材３２が配置されている。付勢部材３２は、例えば、コイルばね等のばねである。付勢部材３２は、変位部材２９の周方向に等間隔に複数（本実施形態において２つ）配置されている。各付勢部材３２の一端は、円筒部３１ａの一端面３１ｂに固定されている。各付勢部材３２の他端は、入力歯車３０の一端面３０ｂに固定されている。付勢部材３２は、例えば、入力歯車３０を出力部材２７側に付勢している。
【００２３】
円筒部３１ａには、ソレノイド３３が設けられている。ソレノイド３３は、変位部材２９を軸方向Ｘ１０に変位するために設けられている。ソレノイド３３は、円筒部３１ａの外周に固定されたソレノイドハウジング３３ａと、ソレノイドハウジング３３ａに支持されたロッド３３ｂと、付勢部材３２とを含んでいる。ロッド３３ｂは、ソレノイドハウジング３３ａによって、軸方向Ｘ１０に変位可能に支持されている。ロッド３３ｂの一部は、変位部材２９に向けて屈曲されており、ロッド３３ｂの先端３３ｃは、入力部材２６の変位部材２９の外周に形成された環状の溝部２９ａに挿通されている。これにより、ロッド３３ｂは、変位部材２９の回転を許容しつつ、変位部材２９と軸方向Ｘ１０に一体的に変位可能である。
【００２４】
ソレノイド３３に電力を供給することにより、ロッド３３ｂは、軸方向Ｘ１０の一方Ｘ１１側に変位するようになっている。これにより、入力部材２６（変位部材２９）は、付勢部材３２の付勢力に抗して軸方向Ｘ１０の一方Ｘ１１側に変位し、第２位置Ｐ２に位置するようになっている。ソレノイド３３に電力が供給されていないときには、入力部材２６は、付勢部材３２の付勢力によって、軸方向Ｘ１０の他方Ｘ１２側に変位し、第１位置Ｐ１に位置するようになっている。
【００２５】
ソレノイド３３には、操作部材３４が接続されている。操作部材３４は、例えば、ボタン３４ａを含んでおり、運転者がこのボタン３４ａを押操作することで、ソレノイド３３に図示しない電源から電力が供給されている状態と、電源からの電力供給が遮断されている状態とを切り替えることが可能となっている。
出力部材２７は、例えば一体成形品であり、出力歯車３５と、出力歯車３５に対して軸方向Ｘ１０の他方Ｘ１２側に配置された連結部３６とを含んでいる。連結部３６は、出力軸１５に一体回転可能に連結されている。これにより、出力部材２７と出力軸１５とは、一体回転可能に連結されている。
【００２６】
出力歯車３５は、入力歯車３０とは同軸に配置されている。出力歯車３５は、外歯歯車であり、外周に歯部３５ａが形成されている。出力部材２７の出力歯車３５の一端面には、凹部２７ｂが形成されている。凹部２７ｂの内周面には、歯部２７ａが形成されている。入力部材２６が第１位置Ｐ１に位置しているとき、歯部２７ａと入力歯車３０の歯部３０ａとの噛み合いにより、入力部材２６と出力部材２７とは、動力伝達可能に直結されている。
【００２７】
中間部材２８は、入力部材２６および出力部材２７の中心軸線Ｌ１に対して偏心した中心軸線Ｌ２を有する部材である。中間部材２８は、入力部材２６と出力部材２７とが直結されていないときに、入力軸１４と出力軸１５とを動力伝達可能に連結するようになっている。
中間部材２８は、環状の中間部材本体３７と、中間部材本体３７の外径部から軸方向Ｘ１０の他方Ｘ１２に突出する連結軸３８とを含んでいる。
【００２８】
中間部材本体３７の外周面は、軸受３９を介して、ハウジング３１の内周面３１ｃに支持されている。これにより、中間部材２８は、中心軸線Ｌ２の回りを回転可能となっている。中間部材本体３７は、入力部材２６を取り囲んでいる。中間部材本体３７の内周面には、第１歯部４１が形成されている。第１歯部４１は、中間部材本体３７の内周面の周方向の全域に形成されている。
【００２９】
連結軸３８は、複数（本実施形態において、２つ）設けられており、中間部材２８の周方向に等間隔に配置されている。各連結軸３８には、外周に第２歯部４２を有する外歯歯車４３が固定されている。各外歯歯車４３は、中間部材本体３７と中心軸線Ｌ２回りを一体回転するようになっている。２つの外歯歯車４３のうちの１つの外歯歯車４３が、一時に入力歯車３０に噛み合うようになっている。
【００３０】
図２において、入力部材２６は、第１位置Ｐ１に位置している。入力部材２６が第１位置Ｐ１に位置しているとき、入力部材２６の入力歯車３０の歯部３０ａは、出力歯車３５の凹部２７ｂの歯部２７ａに噛み合っている。このとき、入力部材２６と出力部材２７とは直結（一体回転可能に連結）されており、伝達比θ２／θ１は、第１伝達比θ２１／θ１１＝１である。このとき、入力部材２６および出力部材２７によって、第１動力伝達経路５１が形成されており、第１動力伝達経路５１によって、入力軸１４と出力軸１５とが動力伝達可能に連結されている。
【００３１】
例えば、車両が道路を走行しているときに、入力部材２６が第１位置Ｐ１に位置されている。このとき、入力軸１４の操舵角θ１と出力軸１５の転舵角θ２とが一致している。その結果、車両が道路を車線変更するとき等に、自然な操舵感を得ることができる。
図３を参照して、運転者が車両の停止時に操作部材３４の操作ボタン３４ａを押操作することで、ソレノイド３３に電力が供給されたとき、ロッド３３ｂおよび入力部材２６は、付勢部材３２の付勢力に抗して軸方向Ｘ１０の一方Ｘ１１側に変位する。これにより、入力部材２６は、第２位置Ｐ２に位置する。入力部材２６が第２位置Ｐ２に位置しているとき、入力部材２６の入力歯車３０の歯部３０ａは、中間部材２８の第１歯部４１に噛み合っている。このとき、入力歯車３０の一部の歯部３０ａが、一部の第１歯部４１に噛み合っている。これにより、入力軸１４の回転力は、入力歯車３０を含む入力部材２６と、第１歯部４１および第２歯部４２を含む中間部材２８と、出力歯車３５を含む出力部材２７とを介して、出力軸１５に伝わる。
【００３２】
入力歯車３０の歯部３０ａの歯数をＺ１、第１歯部４１の歯数をＺ２、第２歯部４２の歯数をＺｂ、出力歯車３５の歯部３５ａの歯数をＺａとしたとき、第２伝達比θ２２／θ１２＝（Ｚａ／Ｚｂ）×（Ｚ２／Ｚ１）となる。この第２伝達比θ２２／θ１２は、１より大きい値（例えば、１．５）に設定される。
このとき、入力部材２６、中間部材２８および出力部材２７によって、第２動力伝達経路５２が形成されており、第２動力伝達経路５２によって、入力軸１４と出力軸１５とが動力伝達可能に連結されている。
【００３３】
例えば、車両を駐車場に入れるときに、運転者が操作部材３４の操作ボタン３４ａを押操作することにより、変位部材２９が第２位置Ｐ２に変位される。このとき、第２伝達比θ２２／θ１２は、１より大きいので、操舵部材２の回転操作量（入力軸１４の操舵角θ１）が小さくても、転舵輪１１の変位量（出力軸１５の転舵角θ２）を大きくできる。その結果、車両を駐車場に入れるとき等に、運転者が操舵部材２を回す量を少なくできる。しかも、操舵補助モータ１８（図１参照）が操舵補助力を発生するようになっているので、第２伝達比θ２２／θ１２を１より大きくしても、運転者が操舵部材２に付与する必要のあるトルクは少なくて済む。なお、第２伝達比θ２２／θ１２は、車両が砂利道等の悪路を走行しているときに設定されてもよい。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１動力伝達経路５１を介して入力軸１４と出力軸１５との間で動力を伝達する場合と、第２動力伝達経路５２を介して入力軸１４と出力軸１５との間で動力を伝達する場合の２段階で、伝達比θ２／θ１を変更することができる。
例えば、車両の道路走行時と比べて、車両を駐車するときの伝達比θ２／θ１を大きくすることで、駐車時に操舵部材２を操作する量を少なくできる。これにより、少ない労力で車両を駐車場の駐車枠に停めることができ、且つ、車両の道路走行時には、操舵部材２の操舵量に対する転舵輪１１の転舵量が大きくなりすぎず、自然な操舵フィーリングを実現できる。このように、簡易で安価な構成である、２段階の伝達比切り替えを達成することで、実用上、十分な伝達比可変効果を得ることができる。
【００３５】
また、単に伝達比θ２／θ１を大きくした場合には、運転者が操舵部材２に付与する操舵トルクを大きくする必要があるけれども、本実施形態では、操舵補助モータ１８が備えられている。したがって、操舵補助モータ１８の働きにより、運転者が操舵部材２を操作するのに必要な力が大きくなることを抑制できる。これにより、簡易な伝達比可変機構１３を実現しつつ、運転者の操舵にかかる負担が増すことを抑制できる。さらに、運転者が操作部材３４を操作することで、第１伝達比θ２１／θ１１と第２伝達比θ２２／θ１２とを切り替えることができる。したがって、伝達比θ２／θ１を決定するためのセンサや制御装置が不要で、且つ伝達比θ２／θ１を変更するためのモータが不要である。よって、電動パワーステアリング装置１をより一層簡素でコスト安価な構成にできる。
【００３６】
さらに、運転者が操作部材３４のボタン３４ａを操作するという簡易な構成で、伝達比θ２／θ１を容易に２段階に変更できる。
また、第１伝達比θ２１／θ１１を実現するために、入力部材２６と出力部材２７とを直結させるという簡易な構成でよい。したがって、電動パワーステアリング装置１を、よりコスト安価にできる。
【００３７】
さらに、入力歯車３０および出力歯車３５に中間部材２８を係合させるという簡易な構成で、第２伝達比θ２２／θ１２を実現できる。
図４は、本発明の別の実施形態の主要部の断面図である。なお、以下では、上記実施形態と異なる点について主に説明し、同様の構成には図に同様の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
本実施形態では、中間部材２８に代えて中間部材２８Ａが用いられており、且つ、リング部材５４がさらに備えられており、伝達比可変機構１３Ａが遊星歯車機構となっている。
中間部材２８Ａは、入力部材２６および出力部材２７の中心軸線Ｌ１と一致した中心軸線Ｌ２Ａを有する部材である。中間部材２８Ａは、入力部材２６と出力部材２７とが直結されていないときに、入力軸１４と出力軸１５とを動力伝達可能に連結するための部材である。
【００３９】
中間部材２８Ａは、中間部材本体３７と、中間部材本体３７の外径部から軸方向Ｘ１０の他方Ｘ１２に突出する連結軸３８とを含んでいる。中間部材本体３７の内周面には、内歯としての第１歯部４１が形成されている。
各連結軸３８には、第２歯部４２を有する外歯歯車４３Ａが相対回転可能に連結されている。各外歯歯車４３Ａは、当該外歯歯車４３Ａの中心軸線回りを自転可能であり、且つ、中心軸線Ｌ２Ａ回りを公転可能である。各外歯歯車４３Ａの第２歯部４２は、常時、出力歯車３５の歯部３５ａに噛み合っている。
【００４０】
リング部材５４は、出力部材２７を取り囲む円環状の部材である。リング部材５４の外周面は、ハウジング３１の内周面３１ｃに固定されている。リング部材５４の内周面には、第３歯部５４ａが全周に亘って形成されている。第３歯部５４ａには、各外歯歯車４３Ａの第２歯部４２が噛み合っている。すなわち、第２歯部４２は、出力歯車３５の歯部３５ａおよびリング部材５４の第３歯部５４ａに常時噛み合っている。
【００４１】
図４において、入力部材２６は、第１位置Ｐ１に位置している。このときは、入力部材２６と出力部材２７とは直結されており、伝達比θ２／θ１は、第１伝達比θ２１／θ１１＝１である。このとき、入力部材２６および出力部材２７によって、第１動力伝達経路５１が形成されており、第１動力伝達経路５１によって、入力軸１４と出力軸１５とが動力伝達可能に連結されている。
【００４２】
図５を参照して、入力部材２６が第２位置Ｐ２に位置しているとき、入力部材２６の入力歯車３０の歯部３０ａは、中間部材２８Ａの第１歯部４１に噛み合っており、入力部材２６と中間部材２８Ａとは、中心軸線Ｌ１回りに一体回転可能に連結されている。これにより、入力軸１４の回転力は、入力歯車３０を含む入力部材２６と、第１歯部４１および第２歯部４２を含む中間部材２８Ａと、出力歯車３５を含む出力部材２７とを介して、出力軸１５に伝わる。
【００４３】
本実施形態では、出力歯車３５は、太陽歯車として機能し、外歯歯車４３Ａは、遊星歯車として機能し、中間部材本体３７は、キャリアとして機能する。
出力歯車３５の歯部３５ａの歯数をＺａ、外歯歯車４３Ａの第２歯部４２の歯数をＺｂ、リング部材５４の第３歯部５４ａの歯数をＺｃとしたとき、第２伝達比θ２２Ａ／θ１２Ａ＝（Ｚａ＋Ｚｃ）／Ｚａとなる。この第２伝達比θ２２Ａ／θ１２Ａは、１より大きい値（例えば、１．５）に設定される。
【００４４】
このとき、入力部材２６、中間部材２８Ａ、および出力部材２７によって、第２動力伝達経路５２Ａが形成されており、第２動力伝達経路５２Ａによって、入力軸１４と出力軸１５とが動力伝達可能に連結されている。
以上説明したように、本実施形態によれば、図１〜図３に示す実施形態と同様の効果を発揮することができる。また、伝達比可変機構１３Ａは遊星ギヤ機構であるので、コンパクトな構成で大きな第２伝達比θ２２Ａ／θ１２Ａを実現できる。これにより、電動パワーステアリング装置１の小型化を達成できる。
【００４５】
本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、各上記実施形態において、図６に示すように、入力部材２６の先端に軸部２６ａを設けてもよい。この軸部２６ａは、出力部材２７の孔部２７ｃに常時嵌合されており、ブッシュ５５を介して相対回転可能且つ軸方向Ｘ１０に相対移動可能となっている。この場合、出力部材２７によって、入力部材２６の軸方向Ｘ１０の変位をガイドすることができる。
【００４６】
また、操作部材３４およびソレノイド３３に代えて、図７に示すように、操作部材５６を用いてもよい。操作部材５６は、円筒部３１ａに固定された支持部材５７によって軸方向Ｘ１０に変位可能に支持されたレバー部材である。操作部材５６は、運転者によって把持される把持部５６ａを含んでいる。また、操作部材５６は、入力部材２６の変位部材２９の外周の環状の溝部２９ａに挿通されている。運転者が把持部５６ａを把持しつつ、操作部材５６を軸方向Ｘ１０に変位させることにより、入力部材２６を軸方向Ｘ１０に変位させることが可能である。
【００４７】
また、入力部材として、中間部材本体３７の第１歯部４１に常時噛み合う歯部と、出力部材２７の凹部２７ｂの歯部２７ａに常時噛み合う歯部とを含む筒状の部材を形成し、この筒状の部材に入力軸が軸方向Ｘ１０に相対変位可能に挿通されてもよい。この場合、入力軸自体が変位部材となる。そして、入力軸が軸方向Ｘ１０の一方Ｘ１１側に変位したときには、入力軸と、上記第１歯部４１に常時噛み合う歯部とが伝達可能に連結される。また、入力軸が軸方向Ｘ１０の他方Ｘ１２側に変位したときには、入力軸と、上記凹部２７ｂの歯部２７ａに常時噛み合う歯部とが伝達可能に連結される。
【００４８】
また、伝達比可変機構として、各上記実施形態で説明したのとは異なる歯車機構を用いてもよい。すなわち、運転者の操作に応じて第１位置と第２変位とに変位する変位部材を備え、この変位部材の変位に応じて動力伝達経路が変わるようにされた電動パワーステアリング装置に本発明を適用することができる。
さらに、各上記実施形態では、ステアリングシャフト３の出力軸１５から転舵機構９に操舵補助力を負荷するコラムアシストタイプの操舵補助機構１２を説明したけれども、これに限定されない。例えば、ピニオン軸７やラック軸８から転舵機構９に操舵補助力を負荷する構成でもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１…電動パワーステアリング装置、２…操舵部材、９…転舵機構、１３，１３Ａ…伝達比可変機構、１４…入力軸、１５…出力軸、１８…操舵補助モータ、２６…入力部材、２７…出力部材、２８，２８Ａ…中間部材、２９…変位部材、３０…入力歯車、３４…操作部材、３５…出力歯車、４１…第１歯部、４２…第２歯部、５１…第１動力伝達経路、５２，５２Ａ…第２動力伝達経路、５６…操作部材、Ｐ１…第１位置、Ｐ２…第２位置、θ１…操舵角（入力軸の回転角）、θ２／θ１…伝達比、θ２…転舵角（出力軸の回転角）、θ２１／θ１１…第１伝達比、θ２２／θ１２，θ２２Ａ／θ１２Ａ…第２伝達比。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝達比可変機構を備える電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両用の電動パワーステアリング装置には、操舵補助用の電動モータが備えられている（例えば、特許文献１〜３参照）。このうち、特許文献２，３の電動パワーステアリング装置には、操舵部材の操舵量に対する転舵輪の転舵角の比を変更可能な伝達比可変機構が備えられている。
例えば、特許文献３の伝達比可変機構は、ステアリングホイール側に配置された入力軸と、舵取り機構側に配置された出力軸と、入力軸および出力軸が挿通された筒状の偏心カムとを含んでいる。偏心カムには、入力軸に噛み合う歯車と、出力軸に噛み合う歯車とが設けられている。また、偏心カムは、電動モータによって回転駆動されるようになっており、これにより、入力軸と出力軸との間の回転伝達比を無段階に変更可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６７３４５５号明細書
【特許文献２】特開２００９−１４３４３１号公報
【特許文献３】特開２００５−９８３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献３では、操舵補助用の電動モータに加え、伝達比を変更するための電動モータが備えられており、コストの高い電動モータが複数用いられている。また、入力軸の回転角や、出力軸の回転角をそれぞれ検出するためのセンサ等の、伝達比を設定するためのセンサや制御装置が必要であり、より一層製造コストが高くついてしまう。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、簡易で安価な構成により、伝達比を変更することのできる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明者は、入力軸と出力軸との間の伝達比を連続的に変更する構成を採用せずとも、２段階で伝達比を変更できるようにすれば、伝達比を変更する効果を充分に発揮できるとの着想を得て、本発明を想到するに至った。
本発明は、操舵部材（２）の操舵に応じて回転する入力軸（１４）と転舵機構（９）の動作に連動して回転する出力軸（１５）との間に配置され前記入力軸の回転角（θ１）に対する前記出力軸の回転角（θ２）の比である伝達比（θ２／θ１）を変更可能な伝達比可変機構（１３；１３Ａ）と、前記操舵部材の操舵を補助する操舵補助力を発生するための操舵補助モータ（１８）とを備え、前記伝達比可変機構は、運転者の操作に応じて所定の第１位置（Ｐ１）および第２位置（Ｐ２）に変位可能な変位部材（２９）と、この変位部材が前記第１位置にあるときに所定の第１伝達比（θ２１／θ１１）で前記入力軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する第１動力伝達経路（５１）と、前記変位部材が前記第２位置にあるときに所定の第２伝達比（θ２２／θ１２；θ２２Ａ／θ１２Ａ）で前記入力軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する第２動力伝達経路（５２；５２Ａ）と、を含んでいることを特徴とする電動パワーステアリング装置（１）を提供する（請求項１）。
【０００６】
本発明によれば、第１動力伝達経路を介して入力軸と出力軸との間で動力を伝達する場合と、第２動力伝達経路を介して入力軸と出力軸との間で動力を伝達する場合の２段階で、伝達比を変更することができる。例えば、車両の道路走行時と比べて、車両を駐車するときの伝達比を大きくすることで、駐車時に操舵部材を操作する量を少なくできる。これにより、少ない労力で車両を駐車場の駐車枠に停めることができ、且つ、車両の道路走行時には、操舵部材の操舵量に対する転舵輪の転舵量が大きくなりすぎず、自然な操舵フィーリングを実現できる。このように、簡易で安価な構成である、２段階の伝達比切り替えを達成することで、実用上、十分な伝達比可変効果を得ることができる。また、単に伝達比を大きくした場合には、運転者が操舵部材に付与する操舵トルクを大きくする必要があるけれども、本発明では、操舵補助モータが備えられている。したがって、操舵補助モータの働きにより、運転者が操舵部材を操作するのに必要な力が大きくなることを抑制できる。これにより、簡易な伝達比可変機構を実現しつつ、運転者の操舵にかかる負担が増すことを抑制できる。さらに、運転者が変位部材を操作することで、第１伝達比と第２伝達比とを切り替えることができる。したがって、伝達比を決定するためのセンサや制御装置が不要で、且つ、伝達比を変更するためのモータが不要である。よって、電動パワーステアリング装置をより一層簡素でコスト安価な構成にできる。
【０００７】
また、本発明において、前記運転者が前記変位部材を操作するための操作部材（３４；５６）をさらに備えている場合がある（請求項２）。
この場合、運転者が操作部材を操作するという簡易な構成で、伝達比を容易に２段階に変更できる。操作部材は、例えば、運転者の操作に応じて前記変位部材を変位させる電磁ソレノイドを操作する操作ボタンを含む。また、操作部材は、例えば、運転者の操作力を前記変位部材に伝達するレバー部材を含む。
【０００８】
また、本発明において、前記第１動力伝達経路は、前記変位部材を含み前記入力軸に連結された入力部材（２６）と、前記変位部材が前記第１位置にあるときに前記入力部材に一体回転可能に連結され且つ前記出力軸に連結された出力部材（２７）と、を含んでいる場合がある（請求項３）。
この場合、第１伝達比を実現するために、入力部材と出力部材とを直結させるという簡易な構成でよい。したがって、電動パワーステアリング装置をよりコスト安価にできる。
【０００９】
また、本発明において、前記第２動力伝達経路は、前記変位部材および入力歯車（３０）を含み前記入力軸に連結された入力部材（２６）と、出力歯車（３５）を含み前記出力軸に連結された出力部材（２７）と、前記変位部材が前記第２位置にあるときに前記入力歯車に噛み合う第１歯部（４１）および前記出力歯車に噛み合う第２歯部（４２）を含む中間部材（２８；２８Ａ）と、を含んでいる場合がある（請求項４）。
【００１０】
この場合、入力歯車および出力歯車に中間部材を係合させるという簡易な構成で、第２伝達比を実現できる。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】伝達比可変機構の概略構成を示す一部断面図であり、変位部材が第１位置にある状態を示している。
【図３】伝達比可変機構の概略構成を示す一部断面図であり、変位部材が第２位置にある状態を示している。
【図４】本発明の別の実施形態の主要部の断面図であり、変位部材が第１位置にある状態を示している。
【図５】本発明の別の実施形態の主要部の断面図であり、変位部材が第２位置にある状態を示している。
【図６】本発明のさらに別の実施形態の主要部の断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態の主要部の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結されたステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有する転舵軸としてのラック軸８と、を備えている。ラック軸８は、自動車等の車両の左右方向に延びている。ピニオン軸７およびラック軸８により、ラックアンドピニオン機構からなる転舵機構９が構成されている。
【００１３】
ラック軸８は、車体に固定されるハウジング（図示せず）内に、複数の軸受（図示せず）を介して、ラック軸８の軸方向に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸８の各端部には、それぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、ラック軸８の軸方向の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。
【００１４】
車両用操舵装置１は、転舵機構９に操舵補助力を付与するための操舵補助機構１２と、操舵部材２の操舵角に対する転舵輪１１の転舵角の比を変更することのできる伝達比可変機構１３と、を備えている。
ステアリングシャフト３は、操舵部材２と伝達比可変機構１３との間に配置され操舵部材２の操舵に応じて回転する入力軸１４と、伝達比可変機構１３と中間軸５との間に配置され転舵機構９の動作に連動して回転する出力軸１５とを含む。
【００１５】
操舵補助機構１２は、ブラシレスモータ等の操舵補助モータ１８と、操舵補助モータ１８の出力回転が入力される減速機構１９と、を含む。減速機構１９は、例えば、ウォーム減速機構であり、操舵補助モータ１８のロータ１８ａに一体回転可能に連結されたウォーム軸２０と、出力軸１５に一体回転可能に連結されウォーム軸２０に噛み合うウォームホイール２１とを含む。
【００１６】
操舵補助モータ１８は、減速機構１９、出力軸１５および中間軸５を介して転舵機構９に動力伝達可能に連結されている。操舵補助モータ１８の出力（操舵補助力）は、減速機構１９を介して出力軸１５に伝達され、運転者の操舵を補助するようになっている。
また、車両用操舵装置１は、操舵補助モータ１８を制御するためのトルクセンサ２２および車速センサ２３を備えている。トルクセンサ２２は、出力軸１５の周囲に設けられている。トルクセンサ２２は、例えば、出力軸１５に作用するトルクに応じた出力軸１５のねじれを検出するセンサである。出力軸１５のねじれを検出することにより、出力軸１５に作用しているトルクを検出するようになっている。車速センサ２３は、車両の転舵輪１１等の車輪に設けられており、車速を検出するようになっている。
【００１７】
車両用操舵装置１は、ＣＰＵ，ＲＡＭおよびＲＯＭを含む制御部２４を備えている。制御部２４は、操舵補助モータ１８の動作を制御するために設けられている。制御部２４には、トルクセンサ２２および車速センサ２３がそれぞれ接続されている。これらのセンサ２２，２３からの検出信号が、制御部２４に入力されるようになっている。制御部２４は、ドライバ２５を介して操舵補助モータ１８に接続されている。
【００１８】
制御部２４は、トルクセンサ２２および車速センサ２３からの入力信号等に基づいて、操舵補助モータ１８の目標駆動量を設定し、操舵補助モータ１８の実駆動量と目標駆動量との偏差がゼロとなるように、操舵補助モータ１８を制御する。これにより、操舵補助モータ１８に所定の力を発生させる。この力は、減速機構１９を介して出力軸１５に伝達され、さらに、転舵機構９に付与される。その結果、運転者による操舵部材２の操舵が補助され、運転者は、少ない力で容易に操舵部材２を回転操作することができる。
【００１９】
伝達比可変機構１３は、入力軸１４の回転角としての操舵角θ１に対する、出力軸１５の回転角としての転舵角θ２の比である伝達比θ２／θ１を変更可能とされている。伝達比可変機構１３は、操舵部材２と操舵補助機構１２との間に配置されている。伝達比可変機構１３は、操舵部材２から転舵機構９への動力伝達経路のうち、操舵補助機構１２の上流側に配置されている。
【００２０】
図２は、伝達比可変機構１３の概略構成を示す一部断面図である。図２に示すように、入力軸１４および出力軸１５は、互いの先端を相対向させて同軸上に配置されている。
伝達比可変機構１３は、入力軸１４に一体回転可能に連結された入力部材２６と、出力軸１５に一体回転可能に連結された出力部材２７と、入力軸１４および出力軸１５に関連して設けられた中間部材２８と、を含んでいる。
【００２１】
入力部材２６は、例えば、一体成形品であり、変位部材２９と、変位部材２９とは入力軸１４の軸方向Ｘ１０に並ぶ入力歯車３０とを含んでいる。
変位部材２９は、円柱状に形成されている。この変位部材２９は、伝達比可変機構１３を収容するハウジング３１に形成された円筒部３１ａに挿通されており、円筒部３１ａに回転可能に支持されつつ、円筒部３１ａに対して軸方向Ｘ１０に移動可能となっている。
【００２２】
入力歯車３０は、変位部材２９に対して軸方向Ｘ１０の他方Ｘ１２側に配置されている。入力歯車３０の直径は、変位部材２９の直径よりも大きくされている。入力歯車３０は、外歯歯車であり、外周面に歯部３０ａが形成されている。入力歯車３０の一端面３０ｂと円筒部３１ａの一端面３１ｂとの間には、付勢部材３２が配置されている。付勢部材３２は、例えば、コイルばね等のばねである。付勢部材３２は、変位部材２９の周方向に等間隔に複数（本実施形態において２つ）配置されている。各付勢部材３２の一端は、円筒部３１ａの一端面３１ｂに固定されている。各付勢部材３２の他端は、入力歯車３０の一端面３０ｂに固定されている。付勢部材３２は、例えば、入力歯車３０を出力部材２７側に付勢している。
【００２３】
円筒部３１ａには、ソレノイド３３が設けられている。ソレノイド３３は、変位部材２９を軸方向Ｘ１０に変位するために設けられている。ソレノイド３３は、円筒部３１ａの外周に固定されたソレノイドハウジング３３ａと、ソレノイドハウジング３３ａに支持されたロッド３３ｂと、付勢部材３２とを含んでいる。ロッド３３ｂは、ソレノイドハウジング３３ａによって、軸方向Ｘ１０に変位可能に支持されている。ロッド３３ｂの一部は、変位部材２９に向けて屈曲されており、ロッド３３ｂの先端３３ｃは、入力部材２６の変位部材２９の外周に形成された環状の溝部２９ａに挿通されている。これにより、ロッド３３ｂは、変位部材２９の回転を許容しつつ、変位部材２９と軸方向Ｘ１０に一体的に変位可能である。
【００２４】
ソレノイド３３に電力を供給することにより、ロッド３３ｂは、軸方向Ｘ１０の一方Ｘ１１側に変位するようになっている。これにより、入力部材２６（変位部材２９）は、付勢部材３２の付勢力に抗して軸方向Ｘ１０の一方Ｘ１１側に変位し、第２位置Ｐ２に位置するようになっている。ソレノイド３３に電力が供給されていないときには、入力部材２６は、付勢部材３２の付勢力によって、軸方向Ｘ１０の他方Ｘ１２側に変位し、第１位置Ｐ１に位置するようになっている。
【００２５】
ソレノイド３３には、操作部材３４が接続されている。操作部材３４は、例えば、ボタン３４ａを含んでおり、運転者がこのボタン３４ａを押操作することで、ソレノイド３３に図示しない電源から電力が供給されている状態と、電源からの電力供給が遮断されている状態とを切り替えることが可能となっている。
出力部材２７は、例えば一体成形品であり、出力歯車３５と、出力歯車３５に対して軸方向Ｘ１０の他方Ｘ１２側に配置された連結部３６とを含んでいる。連結部３６は、出力軸１５に一体回転可能に連結されている。これにより、出力部材２７と出力軸１５とは、一体回転可能に連結されている。
【００２６】
出力歯車３５は、入力歯車３０とは同軸に配置されている。出力歯車３５は、外歯歯車であり、外周に歯部３５ａが形成されている。出力部材２７の出力歯車３５の一端面には、凹部２７ｂが形成されている。凹部２７ｂの内周面には、歯部２７ａが形成されている。入力部材２６が第１位置Ｐ１に位置しているとき、歯部２７ａと入力歯車３０の歯部３０ａとの噛み合いにより、入力部材２６と出力部材２７とは、動力伝達可能に直結されている。
【００２７】
中間部材２８は、入力部材２６および出力部材２７の中心軸線Ｌ１に対して偏心した中心軸線Ｌ２を有する部材である。中間部材２８は、入力部材２６と出力部材２７とが直結されていないときに、入力軸１４と出力軸１５とを動力伝達可能に連結するようになっている。
中間部材２８は、環状の中間部材本体３７と、中間部材本体３７の外径部から軸方向Ｘ１０の他方Ｘ１２に突出する連結軸３８とを含んでいる。
【００２８】
中間部材本体３７の外周面は、軸受３９を介して、ハウジング３１の内周面３１ｃに支持されている。これにより、中間部材２８は、中心軸線Ｌ２の回りを回転可能となっている。中間部材本体３７は、入力部材２６を取り囲んでいる。中間部材本体３７の内周面には、第１歯部４１が形成されている。第１歯部４１は、中間部材本体３７の内周面の周方向の全域に形成されている。
【００２９】
連結軸３８は、複数（本実施形態において、２つ）設けられており、中間部材２８の周方向に等間隔に配置されている。各連結軸３８には、外周に第２歯部４２を有する外歯歯車４３が固定されている。各外歯歯車４３は、中間部材本体３７と中心軸線Ｌ２回りを一体回転するようになっている。２つの外歯歯車４３のうちの１つの外歯歯車４３が、一時に入力歯車３０に噛み合うようになっている。
【００３０】
図２において、入力部材２６は、第１位置Ｐ１に位置している。入力部材２６が第１位置Ｐ１に位置しているとき、入力部材２６の入力歯車３０の歯部３０ａは、出力歯車３５の凹部２７ｂの歯部２７ａに噛み合っている。このとき、入力部材２６と出力部材２７とは直結（一体回転可能に連結）されており、伝達比θ２／θ１は、第１伝達比θ２１／θ１１＝１である。このとき、入力部材２６および出力部材２７によって、第１動力伝達経路５１が形成されており、第１動力伝達経路５１によって、入力軸１４と出力軸１５とが動力伝達可能に連結されている。
【００３１】
例えば、車両が道路を走行しているときに、入力部材２６が第１位置Ｐ１に位置されている。このとき、入力軸１４の操舵角θ１と出力軸１５の転舵角θ２とが一致している。その結果、車両が道路を車線変更するとき等に、自然な操舵感を得ることができる。
図３を参照して、運転者が車両の停止時に操作部材３４の操作ボタン３４ａを押操作することで、ソレノイド３３に電力が供給されたとき、ロッド３３ｂおよび入力部材２６は、付勢部材３２の付勢力に抗して軸方向Ｘ１０の一方Ｘ１１側に変位する。これにより、入力部材２６は、第２位置Ｐ２に位置する。入力部材２６が第２位置Ｐ２に位置しているとき、入力部材２６の入力歯車３０の歯部３０ａは、中間部材２８の第１歯部４１に噛み合っている。このとき、入力歯車３０の一部の歯部３０ａが、一部の第１歯部４１に噛み合っている。これにより、入力軸１４の回転力は、入力歯車３０を含む入力部材２６と、第１歯部４１および第２歯部４２を含む中間部材２８と、出力歯車３５を含む出力部材２７とを介して、出力軸１５に伝わる。
【００３２】
入力歯車３０の歯部３０ａの歯数をＺ１、第１歯部４１の歯数をＺ２、第２歯部４２の歯数をＺｂ、出力歯車３５の歯部３５ａの歯数をＺａとしたとき、第２伝達比θ２２／θ１２＝（Ｚａ／Ｚｂ）×（Ｚ２／Ｚ１）となる。この第２伝達比θ２２／θ１２は、１より大きい値（例えば、１．５）に設定される。
このとき、入力部材２６、中間部材２８および出力部材２７によって、第２動力伝達経路５２が形成されており、第２動力伝達経路５２によって、入力軸１４と出力軸１５とが動力伝達可能に連結されている。
【００３３】
例えば、車両を駐車場に入れるときに、運転者が操作部材３４の操作ボタン３４ａを押操作することにより、変位部材２９が第２位置Ｐ２に変位される。このとき、第２伝達比θ２２／θ１２は、１より大きいので、操舵部材２の回転操作量（入力軸１４の操舵角θ１）が小さくても、転舵輪１１の変位量（出力軸１５の転舵角θ２）を大きくできる。その結果、車両を駐車場に入れるとき等に、運転者が操舵部材２を回す量を少なくできる。しかも、操舵補助モータ１８（図１参照）が操舵補助力を発生するようになっているので、第２伝達比θ２２／θ１２を１より大きくしても、運転者が操舵部材２に付与する必要のあるトルクは少なくて済む。なお、第２伝達比θ２２／θ１２は、車両が砂利道等の悪路を走行しているときに設定されてもよい。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１動力伝達経路５１を介して入力軸１４と出力軸１５との間で動力を伝達する場合と、第２動力伝達経路５２を介して入力軸１４と出力軸１５との間で動力を伝達する場合の２段階で、伝達比θ２／θ１を変更することができる。
例えば、車両の道路走行時と比べて、車両を駐車するときの伝達比θ２／θ１を大きくすることで、駐車時に操舵部材２を操作する量を少なくできる。これにより、少ない労力で車両を駐車場の駐車枠に停めることができ、且つ、車両の道路走行時には、操舵部材２の操舵量に対する転舵輪１１の転舵量が大きくなりすぎず、自然な操舵フィーリングを実現できる。このように、簡易で安価な構成である、２段階の伝達比切り替えを達成することで、実用上、十分な伝達比可変効果を得ることができる。
【００３５】
また、単に伝達比θ２／θ１を大きくした場合には、運転者が操舵部材２に付与する操舵トルクを大きくする必要があるけれども、本実施形態では、操舵補助モータ１８が備えられている。したがって、操舵補助モータ１８の働きにより、運転者が操舵部材２を操作するのに必要な力が大きくなることを抑制できる。これにより、簡易な伝達比可変機構１３を実現しつつ、運転者の操舵にかかる負担が増すことを抑制できる。さらに、運転者が操作部材３４を操作することで、第１伝達比θ２１／θ１１と第２伝達比θ２２／θ１２とを切り替えることができる。したがって、伝達比θ２／θ１を決定するためのセンサや制御装置が不要で、且つ伝達比θ２／θ１を変更するためのモータが不要である。よって、電動パワーステアリング装置１をより一層簡素でコスト安価な構成にできる。
【００３６】
さらに、運転者が操作部材３４のボタン３４ａを操作するという簡易な構成で、伝達比θ２／θ１を容易に２段階に変更できる。
また、第１伝達比θ２１／θ１１を実現するために、入力部材２６と出力部材２７とを直結させるという簡易な構成でよい。したがって、電動パワーステアリング装置１を、よりコスト安価にできる。
【００３７】
さらに、入力歯車３０および出力歯車３５に中間部材２８を係合させるという簡易な構成で、第２伝達比θ２２／θ１２を実現できる。
図４は、本発明の別の実施形態の主要部の断面図である。なお、以下では、上記実施形態と異なる点について主に説明し、同様の構成には図に同様の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
本実施形態では、中間部材２８に代えて中間部材２８Ａが用いられており、且つ、リング部材５４がさらに備えられており、伝達比可変機構１３Ａが遊星歯車機構となっている。
中間部材２８Ａは、入力部材２６および出力部材２７の中心軸線Ｌ１と一致した中心軸線Ｌ２Ａを有する部材である。中間部材２８Ａは、入力部材２６と出力部材２７とが直結されていないときに、入力軸１４と出力軸１５とを動力伝達可能に連結するための部材である。
【００３９】
中間部材２８Ａは、中間部材本体３７と、中間部材本体３７の外径部から軸方向Ｘ１０の他方Ｘ１２に突出する連結軸３８とを含んでいる。中間部材本体３７の内周面には、内歯としての第１歯部４１が形成されている。
各連結軸３８には、第２歯部４２を有する外歯歯車４３Ａが相対回転可能に連結されている。各外歯歯車４３Ａは、当該外歯歯車４３Ａの中心軸線回りを自転可能であり、且つ、中心軸線Ｌ２Ａ回りを公転可能である。各外歯歯車４３Ａの第２歯部４２は、常時、出力歯車３５の歯部３５ａに噛み合っている。
【００４０】
リング部材５４は、出力部材２７を取り囲む円環状の部材である。リング部材５４の外周面は、ハウジング３１の内周面３１ｃに固定されている。リング部材５４の内周面には、第３歯部５４ａが全周に亘って形成されている。第３歯部５４ａには、各外歯歯車４３Ａの第２歯部４２が噛み合っている。すなわち、第２歯部４２は、出力歯車３５の歯部３５ａおよびリング部材５４の第３歯部５４ａに常時噛み合っている。
【００４１】
図４において、入力部材２６は、第１位置Ｐ１に位置している。このときは、入力部材２６と出力部材２７とは直結されており、伝達比θ２／θ１は、第１伝達比θ２１／θ１１＝１である。このとき、入力部材２６および出力部材２７によって、第１動力伝達経路５１が形成されており、第１動力伝達経路５１によって、入力軸１４と出力軸１５とが動力伝達可能に連結されている。
【００４２】
図５を参照して、入力部材２６が第２位置Ｐ２に位置しているとき、入力部材２６の入力歯車３０の歯部３０ａは、中間部材２８Ａの第１歯部４１に噛み合っており、入力部材２６と中間部材２８Ａとは、中心軸線Ｌ１回りに一体回転可能に連結されている。これにより、入力軸１４の回転力は、入力歯車３０を含む入力部材２６と、第１歯部４１および第２歯部４２を含む中間部材２８Ａと、出力歯車３５を含む出力部材２７とを介して、出力軸１５に伝わる。
【００４３】
本実施形態では、出力歯車３５は、太陽歯車として機能し、外歯歯車４３Ａは、遊星歯車として機能し、中間部材本体３７は、キャリアとして機能する。
出力歯車３５の歯部３５ａの歯数をＺａ、外歯歯車４３Ａの第２歯部４２の歯数をＺｂ、リング部材５４の第３歯部５４ａの歯数をＺｃとしたとき、第２伝達比θ２２Ａ／θ１２Ａ＝（Ｚａ＋Ｚｃ）／Ｚａとなる。この第２伝達比θ２２Ａ／θ１２Ａは、１より大きい値（例えば、１．５）に設定される。
【００４４】
このとき、入力部材２６、中間部材２８Ａ、および出力部材２７によって、第２動力伝達経路５２Ａが形成されており、第２動力伝達経路５２Ａによって、入力軸１４と出力軸１５とが動力伝達可能に連結されている。
以上説明したように、本実施形態によれば、図１〜図３に示す実施形態と同様の効果を発揮することができる。また、伝達比可変機構１３Ａは遊星ギヤ機構であるので、コンパクトな構成で大きな第２伝達比θ２２Ａ／θ１２Ａを実現できる。これにより、電動パワーステアリング装置１の小型化を達成できる。
【００４５】
本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、各上記実施形態において、図６に示すように、入力部材２６の先端に軸部２６ａを設けてもよい。この軸部２６ａは、出力部材２７の孔部２７ｃに常時嵌合されており、ブッシュ５５を介して相対回転可能且つ軸方向Ｘ１０に相対移動可能となっている。この場合、出力部材２７によって、入力部材２６の軸方向Ｘ１０の変位をガイドすることができる。
【００４６】
また、操作部材３４およびソレノイド３３に代えて、図７に示すように、操作部材５６を用いてもよい。操作部材５６は、円筒部３１ａに固定された支持部材５７によって軸方向Ｘ１０に変位可能に支持されたレバー部材である。操作部材５６は、運転者によって把持される把持部５６ａを含んでいる。また、操作部材５６は、入力部材２６の変位部材２９の外周の環状の溝部２９ａに挿通されている。運転者が把持部５６ａを把持しつつ、操作部材５６を軸方向Ｘ１０に変位させることにより、入力部材２６を軸方向Ｘ１０に変位させることが可能である。
【００４７】
また、入力部材として、中間部材本体３７の第１歯部４１に常時噛み合う歯部と、出力部材２７の凹部２７ｂの歯部２７ａに常時噛み合う歯部とを含む筒状の部材を形成し、この筒状の部材に入力軸が軸方向Ｘ１０に相対変位可能に挿通されてもよい。この場合、入力軸自体が変位部材となる。そして、入力軸が軸方向Ｘ１０の一方Ｘ１１側に変位したときには、入力軸と、上記第１歯部４１に常時噛み合う歯部とが伝達可能に連結される。また、入力軸が軸方向Ｘ１０の他方Ｘ１２側に変位したときには、入力軸と、上記凹部２７ｂの歯部２７ａに常時噛み合う歯部とが伝達可能に連結される。
【００４８】
また、伝達比可変機構として、各上記実施形態で説明したのとは異なる歯車機構を用いてもよい。すなわち、運転者の操作に応じて第１位置と第２変位とに変位する変位部材を備え、この変位部材の変位に応じて動力伝達経路が変わるようにされた電動パワーステアリング装置に本発明を適用することができる。
さらに、各上記実施形態では、ステアリングシャフト３の出力軸１５から転舵機構９に操舵補助力を負荷するコラムアシストタイプの操舵補助機構１２を説明したけれども、これに限定されない。例えば、ピニオン軸７やラック軸８から転舵機構９に操舵補助力を負荷する構成でもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１…電動パワーステアリング装置、２…操舵部材、９…転舵機構、１３，１３Ａ…伝達比可変機構、１４…入力軸、１５…出力軸、１８…操舵補助モータ、２６…入力部材、２７…出力部材、２８，２８Ａ…中間部材、２９…変位部材、３０…入力歯車、３４…操作部材、３５…出力歯車、４１…第１歯部、４２…第２歯部、５１…第１動力伝達経路、５２，５２Ａ…第２動力伝達経路、５６…操作部材、Ｐ１…第１位置、Ｐ２…第２位置、θ１…操舵角（入力軸の回転角）、θ２／θ１…伝達比、θ２…転舵角（出力軸の回転角）、θ２１／θ１１…第１伝達比、θ２２／θ１２，θ２２Ａ／θ１２Ａ…第２伝達比。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操舵に応じて回転する入力軸と転舵機構の動作に連動して回転する出力軸との間に配置され前記入力軸の回転角に対する前記出力軸の回転角の比である伝達比を変更可能な伝達比可変機構と、
前記操舵部材の操舵を補助する操舵補助力を発生するための操舵補助モータとを備え、
前記伝達比可変機構は、運転者の操作に応じて所定の第１位置および第２位置に変位可能な変位部材と、この変位部材が前記第１位置にあるときに所定の第１伝達比で前記入力軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する第１動力伝達経路と、前記変位部材が前記第２位置にあるときに所定の第２伝達比で前記入力軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する第２動力伝達経路と、を含んでいることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、前記運転者が前記変位部材を操作するための操作部材をさらに備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記第１動力伝達経路は、前記変位部材を含み前記入力軸に連結された入力部材と、前記変位部材が前記第１位置にあるときに前記入力部材に一体回転可能に連結され且つ前記出力軸に連結された出力部材と、を含んでいることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項１，２または３において、前記第２動力伝達経路は、前記変位部材および入力歯車を含み前記入力軸に連結された入力部材と、出力歯車を含み前記出力軸に連結された出力部材と、前記変位部材が前記第２位置にあるときに前記入力歯車に噛み合う第１歯部および前記出力歯車に噛み合う第２歯部を含む中間部材と、を含んでいることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
操舵部材の操舵に応じて回転する入力軸と転舵機構の動作に連動して回転する出力軸との間に配置され前記入力軸の回転角に対する前記出力軸の回転角の比である伝達比を変更可能な伝達比可変機構と、
前記操舵部材の操舵を補助する操舵補助力を発生するための操舵補助モータとを備え、
前記伝達比可変機構は、運転者の操作に応じて所定の第１位置および第２位置に変位可能な変位部材と、この変位部材が前記第１位置にあるときに所定の第１伝達比で前記入力軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する第１動力伝達経路と、前記変位部材が前記第２位置にあるときに所定の第２伝達比で前記入力軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する第２動力伝達経路と、を含んでいることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、前記運転者が前記変位部材を操作するための操作部材をさらに備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記第１動力伝達経路は、前記変位部材を含み前記入力軸に連結された入力部材と、前記変位部材が前記第１位置にあるときに前記入力部材に一体回転可能に連結され且つ前記出力軸に連結された出力部材と、を含んでいることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項１，２または３において、前記第２動力伝達経路は、前記変位部材および入力歯車を含み前記入力軸に連結された入力部材と、出力歯車を含み前記出力軸に連結された出力部材と、前記変位部材が前記第２位置にあるときに前記入力歯車に噛み合う第１歯部および前記出力歯車に噛み合う第２歯部を含む中間部材と、を含んでいることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４０９１３（Ｐ２０１２−４０９１３Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８２４１１（Ｐ２０１０−１８２４１１）
【出願日】平成２２年８月１７日（２０１０．８．１７）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１７日（２０１０．８．１７）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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