電動パワーステアリング装置
【課題】小型で高い減速比が得られる減速機を用いることにより、搭載スペースを小さくすることが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動パワーステアリング装置２０１は、ピニオンシャフト６の回転軸Ｌｏを中心に回転可能に支持された第一部材２０と、外周面に外歯歯車７１が形成された軸部材７０と、外歯歯車７１と噛み合う内歯歯車４１が内周面に形成された環状部材３０と、ハウジングＨに固定された円盤部材５０と、環状部材３０の自転成分のみを円盤部材５０に伝達する伝達機構を備える。外歯歯車７１は、内歯歯車４１と歯数が異なる。第一部材２０には、環状部材の中心が回転軸Ｌｏから所定の距離になる位置に環状部材３０を収容する収容孔２１が形成される。環状部材３０は、第一部材２０に対して相対回転可能な状態で収容孔に収容される。モータ１６０は、第一部材２０の外周面のアウタロータ１４２と、ステータ１４１を備える。
【解決手段】電動パワーステアリング装置２０１は、ピニオンシャフト６の回転軸Ｌｏを中心に回転可能に支持された第一部材２０と、外周面に外歯歯車７１が形成された軸部材７０と、外歯歯車７１と噛み合う内歯歯車４１が内周面に形成された環状部材３０と、ハウジングＨに固定された円盤部材５０と、環状部材３０の自転成分のみを円盤部材５０に伝達する伝達機構を備える。外歯歯車７１は、内歯歯車４１と歯数が異なる。第一部材２０には、環状部材の中心が回転軸Ｌｏから所定の距離になる位置に環状部材３０を収容する収容孔２１が形成される。環状部材３０は、第一部材２０に対して相対回転可能な状態で収容孔に収容される。モータ１６０は、第一部材２０の外周面のアウタロータ１４２と、ステータ１４１を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの操舵トルクに応じてモータを回転させ、減速機構を介して操舵系にモータの回転力を伝達させることにより、操舵系に操舵補助力を付与して操舵操作を補助するものである。操舵補助力は、モータの回転力を減速機により減速（増力）することで得ており、減速機構には、ウォーム減速機構が広く用いられている。例えば、特許文献１に記載されたウォーム減速機は、ウォームとウォームホイールとが互いに直交する軸心を有して支持され、ウォームホイールの外周のウォーム歯にウォームを歯合させて構成されている。このウォームを駆動するモータは、ウォームホイールを支持するギヤハウジングの外側に、ウォームホイールの接線方向に突出して取り付けられるので、大きな搭載スペースを必要としている。
【０００３】
電動パワーステアリング装置において、減速機およびモータをピニオンシャフトに設けたものは、ピニオンアシスト方式と呼ばれる。ピニオンアシスト方式の電動パワーステアリング装置は、搭載スペースが限定される小型車等にも使用されるため、搭載スペースを小さくして、搭載位置の自由度を高くすることが要求されている。搭載スペースを小さくするには、小型で高い減速比を得ることができる減速機を用いるとともに、減速機を駆動するモータの取付部位を突出させないことが有効である。
【０００４】
高い減速比を得ることができる減速機として、例えば、特許文献２，３には、遊星歯車機構を利用した減速機が開示されている。これらの減速機では、遊星歯車を所定の回転軸の周りに公転させ、遊星歯車の外歯歯車と当該外歯歯車に噛み合う内歯歯車との歯数差に応じた遊星歯車の自転成分のみを伝達機構により出力している。このような構成により、特許文献２，３の減速機は、一段で高い減速比を得ることができるものとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４９５７３号公報
【特許文献２】特開２００２−２６６９５５号公報
【特許文献３】特開２００９−０４７２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
遊星歯車を公転運動させるために、特許文献２，３の減速機では、入力軸部材に形成された偏心部において軸受を介して遊星歯車を支持している。この軸受のように、所定の回転軸を中心に回転する入力軸部材と公転運動する遊星歯車との間には、駆動力の伝達の際に比較的大きな負荷が加えられることになる。そのため、両部材の間に介在する軸受に十分な強度を確保するために、例えば軸受の外径を大径化し単位面積あたりの負荷を軽減することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、軸受などの減速機の構成部材を大径化すると、これに伴って他の部材の寸法も拡大する必要が生じ、これにより減速機全体が大型化し、搭載スペースを小さくすることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、小型で高い減速比が得られる減速機を用いることにより、搭載スペースを小さくすることが可能な電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために提供される請求項１に記載の発明は、モータと、軸方向に移動可能に設けられたラック軸と、前記モータの回転を減速する減速機と、前記モータ及び前記減速機を収容するハウジングと、前記ラック軸に形成されたラック歯と歯合するピニオンシャフトと、を備え、前記減速機は、前記ハウジング内において前記ピニオンシャフトの回転軸を中心に回転可能に支持された筒状の第一部材と、前記回転軸を中心に前記ピニオンシャフトと一体回転可能な状態で前記第一部材の内部に配置され、外周面に外歯歯車が形成された軸部材と、前記軸部材が貫通した状態で前記第一部材の内部に配置され、前記外歯歯車と噛み合う内歯歯車が内周面に形成された環状部材と、前記ハウジングに対して相対回転不能な状態で配置された第二部材と、前記環状部材の自転成分のみを前記第二部材に伝達する伝達機構と、を備え、前記外歯歯車は、前記内歯歯車と歯数が異なり、前記第一部材には、前記環状部材の中心が前記回転軸から所定の距離になる位置に前記環状部材を収容する収容孔が形成され、前記環状部材は、前記第一部材に対して相対回転可能な状態で前記収容孔に収容され、前記モータは、前記第一部材の外周面に嵌合する円筒形状のアウタロータと、前記アウタロータの径方向外側に対向して配置された円筒形状のステータと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成からなる第一の発明に係る電動パワーステアリング装置において、減速機は、第一部材に駆動力を入力して回転させると、第一部材の収容孔に収容された環状部材が、第一部材の回転に伴って回転軸の周りを公転することになる。また、公転する環状部材は、伝達機構によって自転成分のみを第二部材に伝達している。ここで、環状部材の自転成分を伝達される第二部材がハウジングに対して相対回転不能な状態で配置されているので、環状部材は公転する際に自転を規制されることになる。そして、環状部材の内歯歯車と噛み合う外歯歯車が形成された軸部材が、両歯車の歯数差に基づく回転数で回転軸の周りに回転されて駆動力を出力する。このように減速機は、自転を規制された状態で公転する環状部材の公転成分を変速して出力することで高い減速比を得ることができる。
【００１１】
また、減速機は、環状部材の中心が回転軸から所定の距離になる位置に環状部材を支持することにより、第一部材の回転に伴って環状部材が公転運動する構成としている。そして、本発明では、従来のように入力軸部材に偏心部を有する構成とは異なり、軸部材や環状部材の外側に位置する第一部材に形成された収容孔によって環状部材を偏心して支持している。これにより、第一部材が環状部材を支持する部位を装置の外側に位置させることができるので、駆動力の伝達の際に比較的大きな負荷が加えられる当該部位の強度を十分に確保できる。よって、第一部材と環状部材との間に軸受を介在させる構成においても、この軸受の単位面積あたりの負荷を軽減することができる。
【００１２】
従って、この減速機は、高い減速比を得られるとともに、十分な強度を確保できるので、減速機全体を小型化することができる。また、減速機を駆動するモータは、第一部材に固定されたアウタロータと、アウタロータの径方向外側に対向して配置されたステータにより構成されているので、モータの取付部位が突出しない。このように小型で高い減速比の減速機と、取付部位が突出しないモータを用いることより、電動パワーステアリング装置の搭載スペースを小さくすることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、ステアリングホイールと、前記ステアリングホイールが固定されるとともに、ラックアンドピニオン機構を介して前記ラック軸に連結されるステアリングシャフトと、を備え、前記ピニオンシャフトは、前記ステアリングシャフトの一部であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の電動パワーステアリング装置は、減速機およびモータをラックアンドピニオン機構側に配置することで、搭載スペースを小さくすることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、ステアリングホイールと、前記ステアリングホイールが固定されるとともに、第1のラックアンドピニオン機構を介して前記ラック軸に連結されるステアリングシャフトと、を備え、前記ピニオンシャフトは、前記第1のラックアンドピニオン機構とは別に、前記ラック軸と第２のラックアンドピニオン機構を構成することを特徴とする。
【００１６】
本発明の電動パワーステアリング装置は、ピニオンシャフトが第1のラックアンドピニオン機構とは別に、ラック軸と第２のラックアンドピニオン機構を構成しているので、減速機およびモータを第２のラックアンドピニオン機構側に配置することで、搭載スペースを小さくすることができる。また、第２のラックアンドピニオン機構には、ステアリングシャフトが直接的に連結されないため、ハウジングは、ステアリングシャフトを挿通する挿通孔を不要とした簡単な構成とすることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項において、前記第二部材は、前記回転軸の軸方向において前記環状部材と並んで配置され、前記伝達機構は、前記環状部材および前記第二部材の一方に形成されたピンと、前記環状部材および前記第二部材の他方に形成され、前記ピンが挿入される挿入孔と、を備え、前記挿入孔の形状は、前記環状部材が前記回転軸の周りを公転した場合の前記ピンの軌跡の外接円と同一であることを特徴とする。
【００１８】
このような構成によると、伝達機構は、ピンと挿入孔が係合することにより環状部材と第二部材を連結している。そして、挿入孔の形状は、環状部材が回転軸の周りを公転した場合に、挿入孔が形成された部材に対するピンの軌跡の外接円と同一となるように形成される。これにより、環状部材が回転軸の周りを公転すると、環状部材の公転成分を許容するとともに、環状部材の自転成分と第二部材が連動することになる。つまり、第二部材がハウジングに対して回転不能な状態の場合には環状部材は自転を規制され、第二部材がハウジングに対して回転可能な状態の場合には環状部材の自転と第二部材の回転が同期することになる。よって、減速機は、伝達機構により環状部材の自転成分のみを第二部材に確実に伝達することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項において、前記環状部材を複数備え、前記第一部材には、複数の前記環状部材の中心がそれぞれ異なって配置されるように複数の前記収容孔が形成されることを特徴とする。
【００２０】
このような構成によると、内歯歯車を有する環状部材と、この内歯歯車と噛み合う外歯歯車を形成された軸部材との間で、駆動力を伝達する際の負荷を分散させることができる。従って、減速機は、機械的に伝達可能な最大駆動力を向上させることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、複数の前記収容孔は、収容される複数の前記環状部材の中心が前記回転軸を中心とした回転方向に等間隔となるように形成されることを特徴とする。
【００２２】
このような構成によると、複数の収容孔の内周面に支持される各環状部材は、回転軸を中心とした回転の周方向に等間隔で配置されることになる。つまり、減速機が２つの環状部材を備える場合には１８０（ｄｅｇ）間隔、３つの環状部材を備える場合には１２０（ｄｅｇ）間隔で各環状部材が配置されるように第一部材に収容孔が形成される。これにより、第一部材の回転に伴って、回転軸から偏心して配置された環状部材の公転運動により生じる回転バランスの不均衡を互いに打ち消すことができる。よって、減速機全体として振動を抑制し、より安定して動作させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、小型で高い減速比が得られる減速機を用いることにより、搭載スペースを小さくすることが可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一実施形態を示す電動パワーステアリング装置の概略構成図。
【図２】本発明の第一実施形態を示す電動パワーステアリング装置の側面図である。
【図３】図２の減速機およびモータ部分の軸方向断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第二実施形態を示す電動パワーステアリング装置の概略構成図。
【図６】本発明の第二実施形態を示す電動パワーステアリング装置の側面図である。
【図７】図５の減速機およびモータ部分の軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態の電動パワーステアリング装置の構成を図面を参照して説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置２０１は、ステアリングホイール９と、ステアリングシャフト８と、ピニオンシャフト６と、操舵機構３，４と、ラック軸５と、減速機１６０と、モータ１４０と、トルクセンサ７と、制御装置１３と、により構成されている。
【００２６】
ステアリングシャフト８は、ステアリングホイール９が固定されるとともに、ステアリングシャフト９の一部であるピニオンシャフト６が、操舵機構３，４を介して、ラック軸５に連結されている。ピニオンシャフト６は、ラック軸５に形成されたラック歯５ａと歯合している。操舵機構３，４は、いわゆるラックアンドピニオン機構であり、ラック軸５が軸方向に移動することにより、ラック軸５の両端に連結されたタイロッド３ａ，４ａを介して車輪１，２を操舵する。ラック軸５は、軸方向に移動可能にギヤハウジング（図示せず）に支持されており、ラック歯５ａが形成されている。減速機１６０の入力軸は、トルクセンサ７を介して、ステアリングシャフト８に連結している。減速機１６０の出力軸は、ピニオンシャフト６に連結している。モータ１４０は、減速機１６０に駆動力を入力する。トルクセンサ７は、制御装置１３と電気的に接続されており、ステアリングシャフト８に伝達された操舵トルクを検出し、制御装置１３に対して操舵トルクに応じた検出信号を送信可能となっている。モータ１４０は、制御装置１３に対して電気的に接続されており、制御装置１３からの駆動信号に応じて駆動力を出力可能となっている。
【００２７】
次に、上記した電動パワーステアリング装置２０１の具体例を説明する。
図２に示すように、電動パワーステアリング装置２０１は、車両の左右方向に延在して配設されたギヤハウジング１３１を備えている。ギヤハウジング１３１には、ラック軸５がギヤハウジング１３１の長手方向に軸方向に移動可能に収容され、ラック軸５の両端には、タイロッド３ａ，４ａ（図１参照）を介して車輪１，２（図１参照）が連結されるようになっている。
【００２８】
ギヤハウジング１３１には、ステアリングホイール９（図１参照）によって回転されるピニオンシャフト６がラック軸５と交差する軸線の回りに回転可能に支持され、ラック歯５ａ（図１参照）と歯合している。また、ギヤハウジング１３１には、ラック軸５をピニオンシャフト６に向けて押圧するサポートヨーク手段１３３が設けられ、このサポートヨーク手段１３３によってラック軸５とピニオンシャフト６との歯合いを適正に維持するようにしている。
【００２９】
そして、ギヤハウジング１３１には、減速機１６０とモータ１４０とが一体的に取付けられている。ハウジングＨには、モータ１４０と減速機１６０が収納される。モータ１４０は、電源装置及び電源ケーブル（図示せず）により、電力供給がおこなわれる。
【００３０】
次に、電動パワーステアリング装置２０１の詳細構成について説明する。
図３に示すように、入力軸１５の一方端には、ステアリングシャフト８（図１参照）を連結しており、他方端は減速機１６０の歯車軸７０を連結している。さらに、歯車軸７０には出力軸１７およびピニオンシャフト６を連結している。この歯車軸７０および出力軸１７とピニオンシャフト６とは、同軸に連結されている。また、入力軸１５には、トーションバー１６が挿通され、ハウジングＨの側面にはトルクセンサ７が取り付けられて、制御装置１３（図１参照）と電気的に接続している。
【００３１】
モータ１４０は、ステータ１４１とアウタロータ１４２とから構成され、減速機１６０とともに、ハウジングＨの内側に収容されるように配置されている。ステータ１４１は、円筒状に形成され、コイルが巻回されている。ステータ１４１は、ピニオンシャフト６の回転軸Ｌｏに同軸的に配置され、ハウジングＨの内周面に固定されている。
【００３２】
アウタロータ１４２は、外輪２０の外周面に固定されている。アウタロータ１４２は、ステータ１４１の径方向内側に所定のギャップを介して、ステータ１４１の内周面に対向するようにかつ同軸的に、ステータ１４１に対して相対回転可能に配置されている。つまり、ステータ１４１のコイルに電力を供給することにより、アウタロータ１４２がステータ１４１に対して回転軸Ｌｏを中心に、外輪２０とともに回転する。
【００３３】
減速機１６０は、外輪２０の内部に配置され、外輪２０に固定されたアウタロータ１４２から入力されたモータ１４０の回転を減速して、歯車軸７０および出力軸１７に出力する。出力軸１７に連結されたピニオンシャフト６は、ラック軸５に形成されたラック歯５ａと歯合している。
【００３４】
次に、減速機１６０の構成について説明する。
減速機１６０は、主として、ハウジングＨと、歯車機構１０と、入力軸１５と、出力軸１７とから構成される。歯車機構１０は、外輪２０（本発明の「第一部材」に相当する）と、第一環状部材３０と、第二環状部材４０と、円盤部材５０（本発明の「第二部材」に相当する）と、歯車軸７０（本発明の「軸部材」に相当する）と、ピン支持部材８１と、軸受９１，９２，９３，９４とから構成される。ハウジングＨは、図３に示すように、回転軸Ｌｏを中心として同軸上に配置された入力軸１５および出力軸１７を間接的に回転可能に支持し、変速を行う歯車機構１０を収容する。
【００３５】
減速機１６０の駆動源は、アウタロータ１４２を有するモータ１４０であり、減速を行う歯車機構１０の外側に位置する外輪２０にアウタロータ１４２を直接的に固定している。外輪２０は、モータ１４０が駆動することで回転し、減速機１６０の外側から歯車機構１０に駆動力を入力する。
【００３６】
入力軸１５は、歯車機構１０に回転を入力する入力部材である。この入力軸１５は、減速機１６０の一方側（図３の下側）に配置され、他方側の端部が歯車機構１０の歯車軸７０に連結されている。また、入力軸１５は、歯車機構１０のピン支持部材８１の内周面８１ｂに設けられた軸受９４を介して、ハウジングＨに対して回転軸Ｌｏの周りに相対回転可能に支持されている。
【００３７】
出力軸１７は、歯車機構１０により減速された回転を出力する出力部材である。この出力軸１７は、減速機１６０の他方側（図３の上側）に配置され、一方側の端部が歯車機構１０の歯車軸７０に連結されている。また、出力軸１７は、歯車機構１０の円盤部材５０の内周面５０ｂに設けられた軸受９２を介して、ハウジングＨに対して回転軸Ｌｏの周りに相対回転可能に支持されている。
【００３８】
外輪２０は、円筒状に形成され、外周部にアウタロータ１４２を固定しており、モータ１４０が駆動することで回転し、駆動力を入力する入力部材である。外輪２０は、内周側に配置された軸受９１，９３を介して、ハウジングＨ内において回転軸Ｌｏを中心に回転可能に支持されている。また、この外輪２０は、内周面に第一収容孔２１および第二収容孔２２が形成されている。第一収容孔２１は、回転軸Ｌｏから所定の距離だけ偏心した第一偏心軸Ｌａを中心とする円筒状の内周面により形成されている。同様に、第二収容孔２２は、回転軸Ｌｏから所定の距離だけ偏心し、且つ第一偏心軸Ｌａとは異なる第二偏心軸Ｌｂを中心とする円筒状の内周面により形成されている。
【００３９】
また、第一収容孔２１と第二収容孔２２は、回転軸Ｌｏに対する偏心方向が互いに逆方向となるように形成されている。つまり、第一収容孔２１と第二収容孔２２は、回転軸Ｌｏを中心とした回転方向に等間隔となるように、１８０（ｄｅｇ）間隔で形成されている。また、本実施形態において第一収容孔２１および第二収容孔２２は、外輪２０の内周面に直接的に形成するものとしたが、外輪２０の内周面にそれぞれ嵌め込んで固定される別部材によって構成されるものとしてもよい。
【００４０】
第一環状部材３０は、環状に形成され、歯車軸７０が貫通した状態で外輪２０の内部に配置される遊星歯車である。この第一環状部材３０は、軸受を介して外輪２０の第一収容孔２１に収容され、外輪２０に対して相対回転可能な状態で支持されている。つまり、第一収容孔２１は、第一環状部材３０の中心が回転軸Ｌｏから所定の距離となる位置に第一環状部材３０を収容している。このような構成により、回転軸Ｌｏに対する第一環状部材３０の第一偏心軸Ｌａの距離が一定に維持され、第一環状部材３０は外輪２０の回転に伴って公転運動することになる。
【００４１】
また、第一環状部材３０は、図３に示すように、内周面に形成された内歯歯車３１と、第一環状部材３０の両端面を回転軸Ｌｏ方向に貫通するように形成された挿入孔３２が形成されている。挿入孔３２は、円盤部材５０に形成されたピン５１が挿入されるピン孔である。本実施形態において、図４に示すように、６箇所に形成された挿入孔３２が第一環状部材３０の周方向に等間隔となるように配置されている。また、挿入孔３２の形状は、第一環状部材３０が回転軸Ｌｏの周りを公転した場合に、第一環状部材３０に対するピン５１の軌跡の外接円と同一となるように形成されている。より詳細には、挿入孔３２の内径は、転がり軸受５２を含むピン５１の直径と、第一環状部材３０の偏心量（回転軸Ｌｏと第一偏心軸Ｌａの離間距離）との和にほぼ等しくなるように設定されている。
【００４２】
第二環状部材４０は、上述した第一環状部材３０と同形の遊星歯車であるため詳細な説明を省略する。また、第二環状部材４０の内歯歯車４１、挿入孔４２および第二偏心軸Ｌｂは、第一環状部材３０の内歯歯車３１、挿入孔３２および第一偏心軸Ｌａにそれぞれ対応する。そして、第二環状部材４０は、外輪２０の第二収容孔２２に収容される。つまり、第二収容孔２２は、第二環状部材４０の中心が回転軸Ｌｏから所定の距離となる位置に第二環状部材４０を収容している。ここで、第一収容孔２１と第二収容孔２２は、回転軸Ｌｏを中心とした回転方向に等間隔で形成されている。従って、これらに収容される第一環状部材３０および第二環状部材４０は、外輪２０が回転した際に、それぞれの自転軸（第一偏心軸Ｌａおよび第二偏心軸Ｌｂ）が回転軸Ｌｏに対象の位置を常に維持された状態で回転軸Ｌｏの周りを公転する回転することになる。
【００４３】
円盤部材５０は、図３に示すように、回転軸Ｌｏの軸方向において第一環状部材３０および第二環状部材４０と並んで配置されている。また、円盤部材５０は、ハウジングＨににより固定され、ハウジングＨに対して相対回転不能な状態で配置されている。この円盤部材５０は、一方側（図３の下側）の端面５０ａから第一環状部材３０および第二環状部材４０に向かって回転軸Ｌｏの軸方向に突出するピン５１と、転がり軸受５２を有する。本実施形態において、図４に示すように、６本のピン５１が円盤部材５０の周方向に等間隔となるように端面５０ａに固定されている。円盤部材５０は、円筒状の外周面５０ｃが形成され、この外周面５０ｃの外側に設けられた軸受９３を介して外輪２０を回転可能に支持している。また、円盤部材５０は、円筒状の内周面５０ｂが形成され、この内周面５０ｂの内側に設けられた軸受９２を介して出力軸１７を回転可能に支持している。
【００４４】
また、円盤部材５０は、円柱状のピン５１の外側に円筒状の転がり軸受６２を回転可能な状態で外挿している。ピン５１は、第一環状部材３０の挿入孔３２および第二環状部材４０の挿入孔４２に挿入される。そして、転がり軸受５２が挿入孔３２，４２とピン５１との間に介在し、転がり軸受５２の外周面の一部分がこれら各挿入孔３２，４２の内周面と当接する。このように、ピン５１は、転がり軸受５２を介して各挿入孔３２，４２と係合している。
【００４５】
このような構成からなる円盤部材５０は、外輪２０の回転に伴い第一、第二環状部材３０，４０が公転運動すると、第一、第二環状部材３０，４０の各挿入孔３２，４２の内周面からピン５１および転がり軸受５２を介して負荷を受ける。この時、各挿入孔３２，４２に対する転がり軸受５２を含むピン５１の外径の寸法関係に基づいて、第一、第二環状部材３０，４０の公転運動のうち自転成分のみによる負荷が円盤部材５０に伝達される。ここで、本実施形態において、円盤部材５０がハウジングＨに固定されていることから、第一、第二環状部材３０，４０は自転を規制されることになる。このように、ピン５１および挿入孔３２，４２は、公転運動する第一、第二環状部材３０，４０の自転成分のみを円盤部材５０に伝達する伝達機構を構成している。
【００４６】
歯車軸７０は、軸状に形成され、図３に示すように、外歯歯車７１を有する太陽歯車であって、回転軸Ｌｏを中心に回転可能な状態で外輪２０の内部に配置されている。また、この歯車軸７０は、端部に出力軸１７を連結され、駆動力を出力する出力部材である。外歯歯車７１は、歯車軸７０の外周面に形成され、第一環状部材３０および第二環状部材４０の内周側を貫通し、内歯歯車３１および内歯歯車４１と噛み合っている。また、歯車軸７０の外歯歯車７１の歯数は、内歯歯車３１，４１の歯数よりも少なくなるように設定されるとともに、第一、第二環状部材３０，４０が回転軸Ｌｏに対して偏心して配置されていることから、外歯歯車７１は、その一部のみが内歯歯車３１，４１と噛み合っている。
【００４７】
ピン支持部材８１は、図３に示すように、ハウジングＨにより固定され、ハウジングＨに対して相対回転不能な状態で配置された円盤状の部材である。このピン支持部材８１は、第一、第二環状部材３０，４０と回転軸Ｌｏの軸方向に並んで配置されている。ピン支持部材８１は、円筒状の外周面８１ｃが形成され、この外周面８１ｃの外側に設けられた軸受９１を介して外輪２０を回転可能に支持している。また、ピン支持部材８１は、円筒状の内周面８１ｂが形成され、この内周面８１ｂの内側に設けられた軸受９４を介して入力軸１５を回転可能に支持している。
【００４８】
また、ピン支持部材８１は、端面８１ａに複数のピン５１と同数のピン孔が形成され、第一、第二環状部材３０，４０の挿入孔３２，４２を貫通したピン５１の端部と圧入または隙間嵌めにより連結される。このような構成により、ピン支持部材８１は、円盤部材５０とともに、円盤部材５０に固定された６本のピン５１を支持する。
【００４９】
また、ピン支持部材８１は、端面８１ａに挿通孔が形成され、挿通孔を貫通する入力軸１５の一方端とステアリングシャフトが連結される。
【００５０】
続いて、本実施形態の減速機１６０の動作について説明する。先ず、モータ１４０を作動させると、モータ１４０のアウタロータ１４２が固定された外輪２０が回転する。外輪２０が回転すると、外輪２０は回転軸Ｌｏを中心として回転する。そうすると、外輪２０に形成された第一収容孔２１および第二収容孔２２にそれぞれ収容された第一環状部材３０および第二環状部材４０が、外輪２０の回転に伴い回転軸Ｌｏの周りを公転する。
【００５１】
ここで、公転運動する第一環状部材３０の各挿入孔３２は、円盤部材５０のピン５１が挿入され、転がり軸受５２を介してピン５１と係合している。第一環状部材３０は、円盤部材５０がハウジングＨに固定されているため、ピン５１により第一偏心軸Ｌａの周りに自転することを規制されることになる。つまり、第一環状部材３０は、外輪２０の回転に伴い、第一偏心軸Ｌａに対して配置された位相を維持した状態で、回転軸Ｌｏの周りを公転することになる。第二環状部材４０の動作についても同様である。
【００５２】
また、第一環状部材３０の内歯歯車３１は、噛み合う歯車軸７０の外歯歯車７１と歯数が異なるため、周方向の一部のみが外歯歯車７１と噛み合っている。そして、上述したように第一環状部材３０が回転軸Ｌｏの周りを公転すると、歯車軸７０は、内歯歯車３１と外歯歯車７１の歯数差に基づく回転数で入力軸１５の回転方向と同方向に自転する。このように、本実施形態の減速機１６０では、第一、第二環状部材３０，４０の自転成分と連動する円盤部材５０がハウジングＨに固定されているため、両部材は自転を規制される。そして、第一、第二環状部材３０，４０の公転成分が内歯歯車３１，４１と外歯歯車７１の歯数差に基づいて減速され、歯車軸７０と連結された出力軸１７から駆動力が出力される。
【００５３】
上述したように、本実施形態の減速機１６０は、外輪２０から入力された回転を歯車機構１０により減速し、出力軸１７から出力するものである。このような減速機１６０における各歯車の歯数と減速比は、以下のような関係となる。ここで、第一、第二環状部材３０，４０の内歯歯車３１，４１の歯数をＺ１、歯車軸７０の外歯歯車７１の歯数をＺ２とする。この時、減速装置１の減速比Ｒ１は、（数１）により算出される。ここで、例えば、内歯歯車３１，４１の歯数Ｚ１を１０１、外歯歯車７１の歯数Ｚ２を１００に設定すると、減速装置１の減速比Ｒ１は、１／１００となり、一段で大きな減速比を得られる。
【００５４】
（数１）
Ｒ１＝（Ｚ１−Ｚ２）／Ｚ２
Ｒ１：減速比
Ｚ１：内歯歯車３１，４１の歯数
Ｚ２：外歯歯車７１の歯数
【００５５】
本発明の減速機１６０によると、自転を規制された状態で公転する第一、第二環状部材３０，４０の公転成分を、内歯歯車３１，４１と外歯歯車７１の歯数差（Ｚ１−Ｚ２）に基づく回転数に減速するので、一段で大きな減速比を得ることができる。また、減速機１６０は、回転軸Ｌｏに対して偏心して支持される第一、第二環状部材３０，４０を外側から支持している。これにより、外輪２０が第一、第二環状部材３０，４０を支持する部位を減速機１６０の外側に位置させることができるので、駆動力の伝達の際に比較的大きな負荷が加えられる当該部位の強度を十分に確保できる。よって、第一、第二収容孔２１，２２と第一、第二環状部材３０，４０との間に介在させた軸受の単位面積あたりの負荷を軽減することができる。
【００５６】
また、減速機１６０は、第一、第二環状部材３０，４０の挿入孔３２，４２と、円盤部材５０のピン５１とにより、第一、第二環状部材３０，４０の自転成分と円盤部材５０を連動させる伝達機構を構成している。この伝達機構は、第一環状部材３０が回転軸Ｌｏの周りを公転すると、第一環状部材３０の公転成分を許容するとともに、第一環状部材３０の自転を規制する。これにより、減速機１６０は、伝達機構により第一、第二環状部材３０，４０の自転成分のみを円盤部材５０に伝達し、歯車機構１０をより確実に動作させることができる。
【００５７】
また、減速機１６０は、環状部材３０，４０を複数備えることから、内歯歯車３１，４１を有する第一、第二環状部材３０，４０と、この内歯歯車３１，４１と噛み合う外歯歯車７１を有する歯車軸７０との間で、駆動力を伝達する際の負荷を分散させることができる。従って、減速機１６０は、機械的に伝達可能な最大駆動力を向上させることができる。
【００５８】
さらに、外輪２０における複数の第一、第二収容孔２１，２２は、それぞれの偏心軸Ｌａおよび偏心軸Ｌｂが回転軸Ｌｏを中心とした回転方向に等間隔となるように形成される構成としている。このような構成によると、外輪２０に支持される第一、第二環状部材３０，４０は、回転軸Ｌｏを中心とした回転の周方向に等間隔で配置されることになる。つまり、２つの第一、第二環状部材３０，４０は、１８０（ｄｅｇ）間隔で配置される。これにより、外輪２０の回転に伴って、回転軸Ｌｏから偏心して配置された第一、第二環状部材３０，４０の公転運動により生じる回転バランスの不均衡を互いに打ち消すことができる。よって、減速機１６０は、振動を抑制し、歯車機構１０をより安定して動作させることができる。
【００５９】
減速機１６０は、円盤部材５０のピン５１を支持するピン支持部材８１を備える構成としている。ここで、減速機１６０は、挿入孔３２，４２およびピン５１により構成される伝達機構によって、第一、第二環状部材３０，４０の自転成分と円盤部材５０を同期させることで第一、第二環状部材３０，４０の自転を規制している。そのため、減速機１６０の駆動状態においては複数のピン５１には回転軸Ｌｏの周方向に強い負荷が加えられることがある。そこで、上記のようにピン支持部材８１を備える構成とすると、円盤部材５０の複数のピン５１は、その両端部を円盤部材５０およびピン支持部材８１により両持ちで支持されることになり、互いの間隔を保持される。これにより、複数のピン５１に加えられる負荷が所定のピン５１に偏ることを防止し、駆動状態を安定化させることができる。
【００６０】
このように構成される電動パワーステアリング装置２０１の動作を説明する。
図１に示すように、運転者がステアリングホイール９を操作すると、ステアリングホイール９に連結されたステアリングシャフト８が回転する。このステアリングシャフト８の回転は、連結する入力軸１５に伝達される。一方、トルクセンサ７がステアリングシャフト８の操舵トルクを検出し、制御装置１３に検出信号を送信する。制御装置１３は、この検出信号に応じて、モータ１４０を作動させる。
【００６１】
図３に示すように、モータ１４０を作動させると、モータ１４０のアウタロータ１４２が固定された外輪２０が回転する。減速機１６０は、入力軸１５に入力された回転と、外輪２０の回転を歯車機構１０により減速（増力）した回転を、出力軸１７から出力する。これにより、ステアリングシャフト８の回転が、出力軸１７に連結するピニオンシャフト６に伝達される。そして、ピニオンシャフト６が、歯合するラック歯５ａにより、ラック軸５を軸方向に移動させ、ラック軸５の両端に連結されたタイロッドを介して車輪を操舵する。
【００６２】
［第二実施形態］
本実施形態は、ステアリングホイールが固定され、ステアリングシャフトの一部である第１のピニオンシャフトを介してラック軸と連結する第1のラックアンドピニオン機構と、操舵補助力を付与する第２のピニオンシャフトを介してラック軸と連結する第２のラックアンドピニオン機構と、を備えるデュアルピニオンタイプの電動パワーステアリング装置に、本発明を適用した例である。
【００６３】
以下、本発明の第二実施形態の電動パワーステアリング装置の構成を図面を参照して説明する。
図５に示すように、電動パワーステアリング装置３０１は、ステアリングホイール９と、ステアリングシャフト８と、第１ピニオンシャフト６ａと、第２ピニオンシャフト６ｂと、操舵機構３，４と、ラック軸５と、減速機１６０と、モータ１４０と、トルクセンサ７と、により構成されている。
【００６４】
ステアリングシャフト８は、一方端にステアリングホイール９が固定され、他方端にス第１ピニオンシャフト６ａが連結している。ステアリングシャフト８は、トルクセンサ７を備えている。また、第１ピニオンシャフト６ａを介して、ラック軸５に連結されている。ラック軸５は、軸方向に移動可能にギヤハウジング（図示せず）に支持されており、図５における左方の領域には第１ラック歯５ｂが形成され、右方の領域には第２ラック歯５ｃが形成されている。操舵機構３，４は、第１のラックアンドピニオン機構と、第２のラックアンドピニオン機構とから構成される。それぞれのラックアンドピニオン機構により、ラック軸５を軸方向に同方向に移動させることにより、ラック軸５の両端に連結されたタイロッド３ａ，４ａを介して車輪１，２を操舵する。第１のラックアンドピニオン機構は、第１ピニオンシャフト６ａと、第１ピニオンシャフト６ａと歯合する第１ラック歯５ｂとから構成されている。第２のラックアンドピニオン機構は、第２ピニオンシャフト６ｂと、第２ピニオンシャフト６ｂと歯合する第２ラック歯５ｃとから構成されている。減速機１６０の出力軸は、第２ピニオンシャフト６ｂを介して、ラック軸５に連結されている。モータ１４０は、減速機１６０に駆動力を入力する。トルクセンサ７は、制御装置１３と電気的に接続されており、ステアリングシャフト８に伝達された操舵トルクを検出し、制御装置１３に対して操舵トルクに応じた検出信号を送信可能となっている。モータ１４０は、制御装置１３に対して電気的に接続されており、制御装置１３からの駆動信号に応じて駆動力を出力可能となっている。
【００６５】
次に、上記した電動パワーステアリング装置３０１の具体例を説明する。
図６に示すように、電動パワーステアリング装置２０１は、車両の左右方向に延在して配設されたギヤハウジング１３１を備えている。ギヤハウジング１３１には、ラック軸５がギヤハウジング１３１の長手方向に軸方向に移動可能に収容され、ラック軸５の両端には、タイロッド３ａ，４ａ（図１参照）を介して車輪１，２（図５参照）が連結されるようになっている。
【００６６】
ギヤハウジング１３１には、ステアリングホイール９（図５参照）によって回転されるピニオンシャフト６がラック軸５と交差する軸線の回りに回転可能に支持され、第２ピニオンシャフト６ｂはラック軸５に形成された第１ラック歯５ｂ（図１４参照）に噛合されている。また、ギヤハウジング１３１には、ラック軸５を第１，第２ピニオンシャフト６ａ，６ｂに向けて押圧するサポートヨーク手段１３２，１３３が設けられ、このサポートヨーク手段１３２，１３３によってラック軸５と第１，第２ピニオンシャフト６ａ，６ｂとの噛合いを適正に維持するようにしている。
【００６７】
そして、ギヤハウジング１３１には、減速機１６０とモータ１４０とが一体的に取付けられている。ハウジングＨには、モータ１４０と減速機１６０が収納される。モータ１４０は、電源装置及び電源ケーブル（図示せず）により、電力供給がおこなわれる。
【００６８】
次に、電動パワーステアリング装置３０１の詳細構成について説明する。
図７に示すように、減速機１６０の歯車機構である歯車軸７０と、ステアリングシャフトの入力軸は連結されないため、ハウジングＨを構成するピン支持部材８１に挿通孔は設けられていない。その他の構成については、第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
図５に示すように、運転者がステアリングホイール９を操作すると、ステアリングホイール９に連結されたステアリングシャフト８が回転する。このステアリングシャフト８の回転は、連結する第１ピニオンシャフト６ａに伝達される。一方、トルクセンサ７がステアリングシャフト８の操舵トルクを検出し、制御装置１３に検出信号を送信する。制御装置１３は、この検出信号に応じて、モータ１４０を作動させる。
【００７０】
図７に示すように、モータ１４０を作動させると、モータ１４０のアウタロータ１４２が固定された外輪２０が回転する。減速機１６０は、外輪２０の回転を歯車機構１０により減速（増力）した回転を、出力軸１７から出力する。この出力軸１７の回転は、連結する第２ピニオンシャフト６ｂに伝達される。そして、第１ピニオンシャフト６ａが、歯合するラック歯５ｂにより、ラック軸５を軸方向に移動させるとともに、第２ピニオンシャフト６ｂが、歯合するラック歯５ｃにより、ラック軸５を軸方向に同方向に移動させ、ラック軸５の両端に連結されたタイロッドを介して車輪を操舵する。
【００７１】
上記実施形態においては、電動パワーステアリング装置を、第１ピニオンシャフト及び第２ピニオンシャフトと、それらと歯合する第１ラック歯及び第２ラック歯がそれぞれ形成されたラック軸とから構成される操舵機構に適用した場合について説明した。この他に、第１ピニオンシャフト及び第２ピニオンシャフトと、これらと歯合する第１ラック歯及び第２ラック歯が一体的に形成されたラック歯を有するラック軸とから構成される操舵機構に適用することもできる。これらにおいても上記と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００７２】
１，２：車輪、 ３，４：操舵機構、 ３ａ，４ａ：タイロッド、
５：ラック軸、 ５ａ：ラック歯、 ５ｂ：第１ラック歯、 ５ｃ：第２ラック歯、
６：ピニオンシャフト、 ６ａ：第１ピニオンシャフト、 ６ｂ：第２ピニオンシャフト、
７：トルクセンサ、 ８：ステアリングシャフト、 ９：ステアリングホイール、
１０：歯車機構、
１３：制御装置、 １５：入力軸、 １６：トーションバー、 １７：出力軸、
２０：外輪、 ２１：第一収容孔、 ２２：第二収容孔、
３０：第一環状部材、 ３１：内歯歯車、 ３２：挿入孔、
４０：第二環状部材、 ４１：内歯歯車、 ４２：挿入孔、
５０：円盤部材、 ５０ａ：端面、 ５０ｂ：内周面、 ５０ｃ：外周面、
５１：ピン、 ５２：転がり軸受、
７０：歯車軸、 ７１：外歯歯車、
８１：ピン支持部材、 ８１ａ：端面、 ８１ｂ：内周面、 ８１ｃ：外周面、
９１〜９６：軸受、
１３１：ギヤハウジング、 １３２，１３３：サポートヨーク手段、
１４０：モータ、 １４１：ステータ、 １４２：アウタロータ、
１６０：減速機、
２０１，３０１：電動パワーステアリング装置、
Ｌｏ：回転軸、
Ｌａ：第一偏心軸、
Ｌｂ：第二偏心軸、
Ｈ：ハウジング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの操舵トルクに応じてモータを回転させ、減速機構を介して操舵系にモータの回転力を伝達させることにより、操舵系に操舵補助力を付与して操舵操作を補助するものである。操舵補助力は、モータの回転力を減速機により減速（増力）することで得ており、減速機構には、ウォーム減速機構が広く用いられている。例えば、特許文献１に記載されたウォーム減速機は、ウォームとウォームホイールとが互いに直交する軸心を有して支持され、ウォームホイールの外周のウォーム歯にウォームを歯合させて構成されている。このウォームを駆動するモータは、ウォームホイールを支持するギヤハウジングの外側に、ウォームホイールの接線方向に突出して取り付けられるので、大きな搭載スペースを必要としている。
【０００３】
電動パワーステアリング装置において、減速機およびモータをピニオンシャフトに設けたものは、ピニオンアシスト方式と呼ばれる。ピニオンアシスト方式の電動パワーステアリング装置は、搭載スペースが限定される小型車等にも使用されるため、搭載スペースを小さくして、搭載位置の自由度を高くすることが要求されている。搭載スペースを小さくするには、小型で高い減速比を得ることができる減速機を用いるとともに、減速機を駆動するモータの取付部位を突出させないことが有効である。
【０００４】
高い減速比を得ることができる減速機として、例えば、特許文献２，３には、遊星歯車機構を利用した減速機が開示されている。これらの減速機では、遊星歯車を所定の回転軸の周りに公転させ、遊星歯車の外歯歯車と当該外歯歯車に噛み合う内歯歯車との歯数差に応じた遊星歯車の自転成分のみを伝達機構により出力している。このような構成により、特許文献２，３の減速機は、一段で高い減速比を得ることができるものとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４９５７３号公報
【特許文献２】特開２００２−２６６９５５号公報
【特許文献３】特開２００９−０４７２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
遊星歯車を公転運動させるために、特許文献２，３の減速機では、入力軸部材に形成された偏心部において軸受を介して遊星歯車を支持している。この軸受のように、所定の回転軸を中心に回転する入力軸部材と公転運動する遊星歯車との間には、駆動力の伝達の際に比較的大きな負荷が加えられることになる。そのため、両部材の間に介在する軸受に十分な強度を確保するために、例えば軸受の外径を大径化し単位面積あたりの負荷を軽減することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、軸受などの減速機の構成部材を大径化すると、これに伴って他の部材の寸法も拡大する必要が生じ、これにより減速機全体が大型化し、搭載スペースを小さくすることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、小型で高い減速比が得られる減速機を用いることにより、搭載スペースを小さくすることが可能な電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために提供される請求項１に記載の発明は、モータと、軸方向に移動可能に設けられたラック軸と、前記モータの回転を減速する減速機と、前記モータ及び前記減速機を収容するハウジングと、前記ラック軸に形成されたラック歯と歯合するピニオンシャフトと、を備え、前記減速機は、前記ハウジング内において前記ピニオンシャフトの回転軸を中心に回転可能に支持された筒状の第一部材と、前記回転軸を中心に前記ピニオンシャフトと一体回転可能な状態で前記第一部材の内部に配置され、外周面に外歯歯車が形成された軸部材と、前記軸部材が貫通した状態で前記第一部材の内部に配置され、前記外歯歯車と噛み合う内歯歯車が内周面に形成された環状部材と、前記ハウジングに対して相対回転不能な状態で配置された第二部材と、前記環状部材の自転成分のみを前記第二部材に伝達する伝達機構と、を備え、前記外歯歯車は、前記内歯歯車と歯数が異なり、前記第一部材には、前記環状部材の中心が前記回転軸から所定の距離になる位置に前記環状部材を収容する収容孔が形成され、前記環状部材は、前記第一部材に対して相対回転可能な状態で前記収容孔に収容され、前記モータは、前記第一部材の外周面に嵌合する円筒形状のアウタロータと、前記アウタロータの径方向外側に対向して配置された円筒形状のステータと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成からなる第一の発明に係る電動パワーステアリング装置において、減速機は、第一部材に駆動力を入力して回転させると、第一部材の収容孔に収容された環状部材が、第一部材の回転に伴って回転軸の周りを公転することになる。また、公転する環状部材は、伝達機構によって自転成分のみを第二部材に伝達している。ここで、環状部材の自転成分を伝達される第二部材がハウジングに対して相対回転不能な状態で配置されているので、環状部材は公転する際に自転を規制されることになる。そして、環状部材の内歯歯車と噛み合う外歯歯車が形成された軸部材が、両歯車の歯数差に基づく回転数で回転軸の周りに回転されて駆動力を出力する。このように減速機は、自転を規制された状態で公転する環状部材の公転成分を変速して出力することで高い減速比を得ることができる。
【００１１】
また、減速機は、環状部材の中心が回転軸から所定の距離になる位置に環状部材を支持することにより、第一部材の回転に伴って環状部材が公転運動する構成としている。そして、本発明では、従来のように入力軸部材に偏心部を有する構成とは異なり、軸部材や環状部材の外側に位置する第一部材に形成された収容孔によって環状部材を偏心して支持している。これにより、第一部材が環状部材を支持する部位を装置の外側に位置させることができるので、駆動力の伝達の際に比較的大きな負荷が加えられる当該部位の強度を十分に確保できる。よって、第一部材と環状部材との間に軸受を介在させる構成においても、この軸受の単位面積あたりの負荷を軽減することができる。
【００１２】
従って、この減速機は、高い減速比を得られるとともに、十分な強度を確保できるので、減速機全体を小型化することができる。また、減速機を駆動するモータは、第一部材に固定されたアウタロータと、アウタロータの径方向外側に対向して配置されたステータにより構成されているので、モータの取付部位が突出しない。このように小型で高い減速比の減速機と、取付部位が突出しないモータを用いることより、電動パワーステアリング装置の搭載スペースを小さくすることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、ステアリングホイールと、前記ステアリングホイールが固定されるとともに、ラックアンドピニオン機構を介して前記ラック軸に連結されるステアリングシャフトと、を備え、前記ピニオンシャフトは、前記ステアリングシャフトの一部であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の電動パワーステアリング装置は、減速機およびモータをラックアンドピニオン機構側に配置することで、搭載スペースを小さくすることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、ステアリングホイールと、前記ステアリングホイールが固定されるとともに、第1のラックアンドピニオン機構を介して前記ラック軸に連結されるステアリングシャフトと、を備え、前記ピニオンシャフトは、前記第1のラックアンドピニオン機構とは別に、前記ラック軸と第２のラックアンドピニオン機構を構成することを特徴とする。
【００１６】
本発明の電動パワーステアリング装置は、ピニオンシャフトが第1のラックアンドピニオン機構とは別に、ラック軸と第２のラックアンドピニオン機構を構成しているので、減速機およびモータを第２のラックアンドピニオン機構側に配置することで、搭載スペースを小さくすることができる。また、第２のラックアンドピニオン機構には、ステアリングシャフトが直接的に連結されないため、ハウジングは、ステアリングシャフトを挿通する挿通孔を不要とした簡単な構成とすることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項において、前記第二部材は、前記回転軸の軸方向において前記環状部材と並んで配置され、前記伝達機構は、前記環状部材および前記第二部材の一方に形成されたピンと、前記環状部材および前記第二部材の他方に形成され、前記ピンが挿入される挿入孔と、を備え、前記挿入孔の形状は、前記環状部材が前記回転軸の周りを公転した場合の前記ピンの軌跡の外接円と同一であることを特徴とする。
【００１８】
このような構成によると、伝達機構は、ピンと挿入孔が係合することにより環状部材と第二部材を連結している。そして、挿入孔の形状は、環状部材が回転軸の周りを公転した場合に、挿入孔が形成された部材に対するピンの軌跡の外接円と同一となるように形成される。これにより、環状部材が回転軸の周りを公転すると、環状部材の公転成分を許容するとともに、環状部材の自転成分と第二部材が連動することになる。つまり、第二部材がハウジングに対して回転不能な状態の場合には環状部材は自転を規制され、第二部材がハウジングに対して回転可能な状態の場合には環状部材の自転と第二部材の回転が同期することになる。よって、減速機は、伝達機構により環状部材の自転成分のみを第二部材に確実に伝達することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項において、前記環状部材を複数備え、前記第一部材には、複数の前記環状部材の中心がそれぞれ異なって配置されるように複数の前記収容孔が形成されることを特徴とする。
【００２０】
このような構成によると、内歯歯車を有する環状部材と、この内歯歯車と噛み合う外歯歯車を形成された軸部材との間で、駆動力を伝達する際の負荷を分散させることができる。従って、減速機は、機械的に伝達可能な最大駆動力を向上させることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、複数の前記収容孔は、収容される複数の前記環状部材の中心が前記回転軸を中心とした回転方向に等間隔となるように形成されることを特徴とする。
【００２２】
このような構成によると、複数の収容孔の内周面に支持される各環状部材は、回転軸を中心とした回転の周方向に等間隔で配置されることになる。つまり、減速機が２つの環状部材を備える場合には１８０（ｄｅｇ）間隔、３つの環状部材を備える場合には１２０（ｄｅｇ）間隔で各環状部材が配置されるように第一部材に収容孔が形成される。これにより、第一部材の回転に伴って、回転軸から偏心して配置された環状部材の公転運動により生じる回転バランスの不均衡を互いに打ち消すことができる。よって、減速機全体として振動を抑制し、より安定して動作させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、小型で高い減速比が得られる減速機を用いることにより、搭載スペースを小さくすることが可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一実施形態を示す電動パワーステアリング装置の概略構成図。
【図２】本発明の第一実施形態を示す電動パワーステアリング装置の側面図である。
【図３】図２の減速機およびモータ部分の軸方向断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第二実施形態を示す電動パワーステアリング装置の概略構成図。
【図６】本発明の第二実施形態を示す電動パワーステアリング装置の側面図である。
【図７】図５の減速機およびモータ部分の軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態の電動パワーステアリング装置の構成を図面を参照して説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置２０１は、ステアリングホイール９と、ステアリングシャフト８と、ピニオンシャフト６と、操舵機構３，４と、ラック軸５と、減速機１６０と、モータ１４０と、トルクセンサ７と、制御装置１３と、により構成されている。
【００２６】
ステアリングシャフト８は、ステアリングホイール９が固定されるとともに、ステアリングシャフト９の一部であるピニオンシャフト６が、操舵機構３，４を介して、ラック軸５に連結されている。ピニオンシャフト６は、ラック軸５に形成されたラック歯５ａと歯合している。操舵機構３，４は、いわゆるラックアンドピニオン機構であり、ラック軸５が軸方向に移動することにより、ラック軸５の両端に連結されたタイロッド３ａ，４ａを介して車輪１，２を操舵する。ラック軸５は、軸方向に移動可能にギヤハウジング（図示せず）に支持されており、ラック歯５ａが形成されている。減速機１６０の入力軸は、トルクセンサ７を介して、ステアリングシャフト８に連結している。減速機１６０の出力軸は、ピニオンシャフト６に連結している。モータ１４０は、減速機１６０に駆動力を入力する。トルクセンサ７は、制御装置１３と電気的に接続されており、ステアリングシャフト８に伝達された操舵トルクを検出し、制御装置１３に対して操舵トルクに応じた検出信号を送信可能となっている。モータ１４０は、制御装置１３に対して電気的に接続されており、制御装置１３からの駆動信号に応じて駆動力を出力可能となっている。
【００２７】
次に、上記した電動パワーステアリング装置２０１の具体例を説明する。
図２に示すように、電動パワーステアリング装置２０１は、車両の左右方向に延在して配設されたギヤハウジング１３１を備えている。ギヤハウジング１３１には、ラック軸５がギヤハウジング１３１の長手方向に軸方向に移動可能に収容され、ラック軸５の両端には、タイロッド３ａ，４ａ（図１参照）を介して車輪１，２（図１参照）が連結されるようになっている。
【００２８】
ギヤハウジング１３１には、ステアリングホイール９（図１参照）によって回転されるピニオンシャフト６がラック軸５と交差する軸線の回りに回転可能に支持され、ラック歯５ａ（図１参照）と歯合している。また、ギヤハウジング１３１には、ラック軸５をピニオンシャフト６に向けて押圧するサポートヨーク手段１３３が設けられ、このサポートヨーク手段１３３によってラック軸５とピニオンシャフト６との歯合いを適正に維持するようにしている。
【００２９】
そして、ギヤハウジング１３１には、減速機１６０とモータ１４０とが一体的に取付けられている。ハウジングＨには、モータ１４０と減速機１６０が収納される。モータ１４０は、電源装置及び電源ケーブル（図示せず）により、電力供給がおこなわれる。
【００３０】
次に、電動パワーステアリング装置２０１の詳細構成について説明する。
図３に示すように、入力軸１５の一方端には、ステアリングシャフト８（図１参照）を連結しており、他方端は減速機１６０の歯車軸７０を連結している。さらに、歯車軸７０には出力軸１７およびピニオンシャフト６を連結している。この歯車軸７０および出力軸１７とピニオンシャフト６とは、同軸に連結されている。また、入力軸１５には、トーションバー１６が挿通され、ハウジングＨの側面にはトルクセンサ７が取り付けられて、制御装置１３（図１参照）と電気的に接続している。
【００３１】
モータ１４０は、ステータ１４１とアウタロータ１４２とから構成され、減速機１６０とともに、ハウジングＨの内側に収容されるように配置されている。ステータ１４１は、円筒状に形成され、コイルが巻回されている。ステータ１４１は、ピニオンシャフト６の回転軸Ｌｏに同軸的に配置され、ハウジングＨの内周面に固定されている。
【００３２】
アウタロータ１４２は、外輪２０の外周面に固定されている。アウタロータ１４２は、ステータ１４１の径方向内側に所定のギャップを介して、ステータ１４１の内周面に対向するようにかつ同軸的に、ステータ１４１に対して相対回転可能に配置されている。つまり、ステータ１４１のコイルに電力を供給することにより、アウタロータ１４２がステータ１４１に対して回転軸Ｌｏを中心に、外輪２０とともに回転する。
【００３３】
減速機１６０は、外輪２０の内部に配置され、外輪２０に固定されたアウタロータ１４２から入力されたモータ１４０の回転を減速して、歯車軸７０および出力軸１７に出力する。出力軸１７に連結されたピニオンシャフト６は、ラック軸５に形成されたラック歯５ａと歯合している。
【００３４】
次に、減速機１６０の構成について説明する。
減速機１６０は、主として、ハウジングＨと、歯車機構１０と、入力軸１５と、出力軸１７とから構成される。歯車機構１０は、外輪２０（本発明の「第一部材」に相当する）と、第一環状部材３０と、第二環状部材４０と、円盤部材５０（本発明の「第二部材」に相当する）と、歯車軸７０（本発明の「軸部材」に相当する）と、ピン支持部材８１と、軸受９１，９２，９３，９４とから構成される。ハウジングＨは、図３に示すように、回転軸Ｌｏを中心として同軸上に配置された入力軸１５および出力軸１７を間接的に回転可能に支持し、変速を行う歯車機構１０を収容する。
【００３５】
減速機１６０の駆動源は、アウタロータ１４２を有するモータ１４０であり、減速を行う歯車機構１０の外側に位置する外輪２０にアウタロータ１４２を直接的に固定している。外輪２０は、モータ１４０が駆動することで回転し、減速機１６０の外側から歯車機構１０に駆動力を入力する。
【００３６】
入力軸１５は、歯車機構１０に回転を入力する入力部材である。この入力軸１５は、減速機１６０の一方側（図３の下側）に配置され、他方側の端部が歯車機構１０の歯車軸７０に連結されている。また、入力軸１５は、歯車機構１０のピン支持部材８１の内周面８１ｂに設けられた軸受９４を介して、ハウジングＨに対して回転軸Ｌｏの周りに相対回転可能に支持されている。
【００３７】
出力軸１７は、歯車機構１０により減速された回転を出力する出力部材である。この出力軸１７は、減速機１６０の他方側（図３の上側）に配置され、一方側の端部が歯車機構１０の歯車軸７０に連結されている。また、出力軸１７は、歯車機構１０の円盤部材５０の内周面５０ｂに設けられた軸受９２を介して、ハウジングＨに対して回転軸Ｌｏの周りに相対回転可能に支持されている。
【００３８】
外輪２０は、円筒状に形成され、外周部にアウタロータ１４２を固定しており、モータ１４０が駆動することで回転し、駆動力を入力する入力部材である。外輪２０は、内周側に配置された軸受９１，９３を介して、ハウジングＨ内において回転軸Ｌｏを中心に回転可能に支持されている。また、この外輪２０は、内周面に第一収容孔２１および第二収容孔２２が形成されている。第一収容孔２１は、回転軸Ｌｏから所定の距離だけ偏心した第一偏心軸Ｌａを中心とする円筒状の内周面により形成されている。同様に、第二収容孔２２は、回転軸Ｌｏから所定の距離だけ偏心し、且つ第一偏心軸Ｌａとは異なる第二偏心軸Ｌｂを中心とする円筒状の内周面により形成されている。
【００３９】
また、第一収容孔２１と第二収容孔２２は、回転軸Ｌｏに対する偏心方向が互いに逆方向となるように形成されている。つまり、第一収容孔２１と第二収容孔２２は、回転軸Ｌｏを中心とした回転方向に等間隔となるように、１８０（ｄｅｇ）間隔で形成されている。また、本実施形態において第一収容孔２１および第二収容孔２２は、外輪２０の内周面に直接的に形成するものとしたが、外輪２０の内周面にそれぞれ嵌め込んで固定される別部材によって構成されるものとしてもよい。
【００４０】
第一環状部材３０は、環状に形成され、歯車軸７０が貫通した状態で外輪２０の内部に配置される遊星歯車である。この第一環状部材３０は、軸受を介して外輪２０の第一収容孔２１に収容され、外輪２０に対して相対回転可能な状態で支持されている。つまり、第一収容孔２１は、第一環状部材３０の中心が回転軸Ｌｏから所定の距離となる位置に第一環状部材３０を収容している。このような構成により、回転軸Ｌｏに対する第一環状部材３０の第一偏心軸Ｌａの距離が一定に維持され、第一環状部材３０は外輪２０の回転に伴って公転運動することになる。
【００４１】
また、第一環状部材３０は、図３に示すように、内周面に形成された内歯歯車３１と、第一環状部材３０の両端面を回転軸Ｌｏ方向に貫通するように形成された挿入孔３２が形成されている。挿入孔３２は、円盤部材５０に形成されたピン５１が挿入されるピン孔である。本実施形態において、図４に示すように、６箇所に形成された挿入孔３２が第一環状部材３０の周方向に等間隔となるように配置されている。また、挿入孔３２の形状は、第一環状部材３０が回転軸Ｌｏの周りを公転した場合に、第一環状部材３０に対するピン５１の軌跡の外接円と同一となるように形成されている。より詳細には、挿入孔３２の内径は、転がり軸受５２を含むピン５１の直径と、第一環状部材３０の偏心量（回転軸Ｌｏと第一偏心軸Ｌａの離間距離）との和にほぼ等しくなるように設定されている。
【００４２】
第二環状部材４０は、上述した第一環状部材３０と同形の遊星歯車であるため詳細な説明を省略する。また、第二環状部材４０の内歯歯車４１、挿入孔４２および第二偏心軸Ｌｂは、第一環状部材３０の内歯歯車３１、挿入孔３２および第一偏心軸Ｌａにそれぞれ対応する。そして、第二環状部材４０は、外輪２０の第二収容孔２２に収容される。つまり、第二収容孔２２は、第二環状部材４０の中心が回転軸Ｌｏから所定の距離となる位置に第二環状部材４０を収容している。ここで、第一収容孔２１と第二収容孔２２は、回転軸Ｌｏを中心とした回転方向に等間隔で形成されている。従って、これらに収容される第一環状部材３０および第二環状部材４０は、外輪２０が回転した際に、それぞれの自転軸（第一偏心軸Ｌａおよび第二偏心軸Ｌｂ）が回転軸Ｌｏに対象の位置を常に維持された状態で回転軸Ｌｏの周りを公転する回転することになる。
【００４３】
円盤部材５０は、図３に示すように、回転軸Ｌｏの軸方向において第一環状部材３０および第二環状部材４０と並んで配置されている。また、円盤部材５０は、ハウジングＨににより固定され、ハウジングＨに対して相対回転不能な状態で配置されている。この円盤部材５０は、一方側（図３の下側）の端面５０ａから第一環状部材３０および第二環状部材４０に向かって回転軸Ｌｏの軸方向に突出するピン５１と、転がり軸受５２を有する。本実施形態において、図４に示すように、６本のピン５１が円盤部材５０の周方向に等間隔となるように端面５０ａに固定されている。円盤部材５０は、円筒状の外周面５０ｃが形成され、この外周面５０ｃの外側に設けられた軸受９３を介して外輪２０を回転可能に支持している。また、円盤部材５０は、円筒状の内周面５０ｂが形成され、この内周面５０ｂの内側に設けられた軸受９２を介して出力軸１７を回転可能に支持している。
【００４４】
また、円盤部材５０は、円柱状のピン５１の外側に円筒状の転がり軸受６２を回転可能な状態で外挿している。ピン５１は、第一環状部材３０の挿入孔３２および第二環状部材４０の挿入孔４２に挿入される。そして、転がり軸受５２が挿入孔３２，４２とピン５１との間に介在し、転がり軸受５２の外周面の一部分がこれら各挿入孔３２，４２の内周面と当接する。このように、ピン５１は、転がり軸受５２を介して各挿入孔３２，４２と係合している。
【００４５】
このような構成からなる円盤部材５０は、外輪２０の回転に伴い第一、第二環状部材３０，４０が公転運動すると、第一、第二環状部材３０，４０の各挿入孔３２，４２の内周面からピン５１および転がり軸受５２を介して負荷を受ける。この時、各挿入孔３２，４２に対する転がり軸受５２を含むピン５１の外径の寸法関係に基づいて、第一、第二環状部材３０，４０の公転運動のうち自転成分のみによる負荷が円盤部材５０に伝達される。ここで、本実施形態において、円盤部材５０がハウジングＨに固定されていることから、第一、第二環状部材３０，４０は自転を規制されることになる。このように、ピン５１および挿入孔３２，４２は、公転運動する第一、第二環状部材３０，４０の自転成分のみを円盤部材５０に伝達する伝達機構を構成している。
【００４６】
歯車軸７０は、軸状に形成され、図３に示すように、外歯歯車７１を有する太陽歯車であって、回転軸Ｌｏを中心に回転可能な状態で外輪２０の内部に配置されている。また、この歯車軸７０は、端部に出力軸１７を連結され、駆動力を出力する出力部材である。外歯歯車７１は、歯車軸７０の外周面に形成され、第一環状部材３０および第二環状部材４０の内周側を貫通し、内歯歯車３１および内歯歯車４１と噛み合っている。また、歯車軸７０の外歯歯車７１の歯数は、内歯歯車３１，４１の歯数よりも少なくなるように設定されるとともに、第一、第二環状部材３０，４０が回転軸Ｌｏに対して偏心して配置されていることから、外歯歯車７１は、その一部のみが内歯歯車３１，４１と噛み合っている。
【００４７】
ピン支持部材８１は、図３に示すように、ハウジングＨにより固定され、ハウジングＨに対して相対回転不能な状態で配置された円盤状の部材である。このピン支持部材８１は、第一、第二環状部材３０，４０と回転軸Ｌｏの軸方向に並んで配置されている。ピン支持部材８１は、円筒状の外周面８１ｃが形成され、この外周面８１ｃの外側に設けられた軸受９１を介して外輪２０を回転可能に支持している。また、ピン支持部材８１は、円筒状の内周面８１ｂが形成され、この内周面８１ｂの内側に設けられた軸受９４を介して入力軸１５を回転可能に支持している。
【００４８】
また、ピン支持部材８１は、端面８１ａに複数のピン５１と同数のピン孔が形成され、第一、第二環状部材３０，４０の挿入孔３２，４２を貫通したピン５１の端部と圧入または隙間嵌めにより連結される。このような構成により、ピン支持部材８１は、円盤部材５０とともに、円盤部材５０に固定された６本のピン５１を支持する。
【００４９】
また、ピン支持部材８１は、端面８１ａに挿通孔が形成され、挿通孔を貫通する入力軸１５の一方端とステアリングシャフトが連結される。
【００５０】
続いて、本実施形態の減速機１６０の動作について説明する。先ず、モータ１４０を作動させると、モータ１４０のアウタロータ１４２が固定された外輪２０が回転する。外輪２０が回転すると、外輪２０は回転軸Ｌｏを中心として回転する。そうすると、外輪２０に形成された第一収容孔２１および第二収容孔２２にそれぞれ収容された第一環状部材３０および第二環状部材４０が、外輪２０の回転に伴い回転軸Ｌｏの周りを公転する。
【００５１】
ここで、公転運動する第一環状部材３０の各挿入孔３２は、円盤部材５０のピン５１が挿入され、転がり軸受５２を介してピン５１と係合している。第一環状部材３０は、円盤部材５０がハウジングＨに固定されているため、ピン５１により第一偏心軸Ｌａの周りに自転することを規制されることになる。つまり、第一環状部材３０は、外輪２０の回転に伴い、第一偏心軸Ｌａに対して配置された位相を維持した状態で、回転軸Ｌｏの周りを公転することになる。第二環状部材４０の動作についても同様である。
【００５２】
また、第一環状部材３０の内歯歯車３１は、噛み合う歯車軸７０の外歯歯車７１と歯数が異なるため、周方向の一部のみが外歯歯車７１と噛み合っている。そして、上述したように第一環状部材３０が回転軸Ｌｏの周りを公転すると、歯車軸７０は、内歯歯車３１と外歯歯車７１の歯数差に基づく回転数で入力軸１５の回転方向と同方向に自転する。このように、本実施形態の減速機１６０では、第一、第二環状部材３０，４０の自転成分と連動する円盤部材５０がハウジングＨに固定されているため、両部材は自転を規制される。そして、第一、第二環状部材３０，４０の公転成分が内歯歯車３１，４１と外歯歯車７１の歯数差に基づいて減速され、歯車軸７０と連結された出力軸１７から駆動力が出力される。
【００５３】
上述したように、本実施形態の減速機１６０は、外輪２０から入力された回転を歯車機構１０により減速し、出力軸１７から出力するものである。このような減速機１６０における各歯車の歯数と減速比は、以下のような関係となる。ここで、第一、第二環状部材３０，４０の内歯歯車３１，４１の歯数をＺ１、歯車軸７０の外歯歯車７１の歯数をＺ２とする。この時、減速装置１の減速比Ｒ１は、（数１）により算出される。ここで、例えば、内歯歯車３１，４１の歯数Ｚ１を１０１、外歯歯車７１の歯数Ｚ２を１００に設定すると、減速装置１の減速比Ｒ１は、１／１００となり、一段で大きな減速比を得られる。
【００５４】
（数１）
Ｒ１＝（Ｚ１−Ｚ２）／Ｚ２
Ｒ１：減速比
Ｚ１：内歯歯車３１，４１の歯数
Ｚ２：外歯歯車７１の歯数
【００５５】
本発明の減速機１６０によると、自転を規制された状態で公転する第一、第二環状部材３０，４０の公転成分を、内歯歯車３１，４１と外歯歯車７１の歯数差（Ｚ１−Ｚ２）に基づく回転数に減速するので、一段で大きな減速比を得ることができる。また、減速機１６０は、回転軸Ｌｏに対して偏心して支持される第一、第二環状部材３０，４０を外側から支持している。これにより、外輪２０が第一、第二環状部材３０，４０を支持する部位を減速機１６０の外側に位置させることができるので、駆動力の伝達の際に比較的大きな負荷が加えられる当該部位の強度を十分に確保できる。よって、第一、第二収容孔２１，２２と第一、第二環状部材３０，４０との間に介在させた軸受の単位面積あたりの負荷を軽減することができる。
【００５６】
また、減速機１６０は、第一、第二環状部材３０，４０の挿入孔３２，４２と、円盤部材５０のピン５１とにより、第一、第二環状部材３０，４０の自転成分と円盤部材５０を連動させる伝達機構を構成している。この伝達機構は、第一環状部材３０が回転軸Ｌｏの周りを公転すると、第一環状部材３０の公転成分を許容するとともに、第一環状部材３０の自転を規制する。これにより、減速機１６０は、伝達機構により第一、第二環状部材３０，４０の自転成分のみを円盤部材５０に伝達し、歯車機構１０をより確実に動作させることができる。
【００５７】
また、減速機１６０は、環状部材３０，４０を複数備えることから、内歯歯車３１，４１を有する第一、第二環状部材３０，４０と、この内歯歯車３１，４１と噛み合う外歯歯車７１を有する歯車軸７０との間で、駆動力を伝達する際の負荷を分散させることができる。従って、減速機１６０は、機械的に伝達可能な最大駆動力を向上させることができる。
【００５８】
さらに、外輪２０における複数の第一、第二収容孔２１，２２は、それぞれの偏心軸Ｌａおよび偏心軸Ｌｂが回転軸Ｌｏを中心とした回転方向に等間隔となるように形成される構成としている。このような構成によると、外輪２０に支持される第一、第二環状部材３０，４０は、回転軸Ｌｏを中心とした回転の周方向に等間隔で配置されることになる。つまり、２つの第一、第二環状部材３０，４０は、１８０（ｄｅｇ）間隔で配置される。これにより、外輪２０の回転に伴って、回転軸Ｌｏから偏心して配置された第一、第二環状部材３０，４０の公転運動により生じる回転バランスの不均衡を互いに打ち消すことができる。よって、減速機１６０は、振動を抑制し、歯車機構１０をより安定して動作させることができる。
【００５９】
減速機１６０は、円盤部材５０のピン５１を支持するピン支持部材８１を備える構成としている。ここで、減速機１６０は、挿入孔３２，４２およびピン５１により構成される伝達機構によって、第一、第二環状部材３０，４０の自転成分と円盤部材５０を同期させることで第一、第二環状部材３０，４０の自転を規制している。そのため、減速機１６０の駆動状態においては複数のピン５１には回転軸Ｌｏの周方向に強い負荷が加えられることがある。そこで、上記のようにピン支持部材８１を備える構成とすると、円盤部材５０の複数のピン５１は、その両端部を円盤部材５０およびピン支持部材８１により両持ちで支持されることになり、互いの間隔を保持される。これにより、複数のピン５１に加えられる負荷が所定のピン５１に偏ることを防止し、駆動状態を安定化させることができる。
【００６０】
このように構成される電動パワーステアリング装置２０１の動作を説明する。
図１に示すように、運転者がステアリングホイール９を操作すると、ステアリングホイール９に連結されたステアリングシャフト８が回転する。このステアリングシャフト８の回転は、連結する入力軸１５に伝達される。一方、トルクセンサ７がステアリングシャフト８の操舵トルクを検出し、制御装置１３に検出信号を送信する。制御装置１３は、この検出信号に応じて、モータ１４０を作動させる。
【００６１】
図３に示すように、モータ１４０を作動させると、モータ１４０のアウタロータ１４２が固定された外輪２０が回転する。減速機１６０は、入力軸１５に入力された回転と、外輪２０の回転を歯車機構１０により減速（増力）した回転を、出力軸１７から出力する。これにより、ステアリングシャフト８の回転が、出力軸１７に連結するピニオンシャフト６に伝達される。そして、ピニオンシャフト６が、歯合するラック歯５ａにより、ラック軸５を軸方向に移動させ、ラック軸５の両端に連結されたタイロッドを介して車輪を操舵する。
【００６２】
［第二実施形態］
本実施形態は、ステアリングホイールが固定され、ステアリングシャフトの一部である第１のピニオンシャフトを介してラック軸と連結する第1のラックアンドピニオン機構と、操舵補助力を付与する第２のピニオンシャフトを介してラック軸と連結する第２のラックアンドピニオン機構と、を備えるデュアルピニオンタイプの電動パワーステアリング装置に、本発明を適用した例である。
【００６３】
以下、本発明の第二実施形態の電動パワーステアリング装置の構成を図面を参照して説明する。
図５に示すように、電動パワーステアリング装置３０１は、ステアリングホイール９と、ステアリングシャフト８と、第１ピニオンシャフト６ａと、第２ピニオンシャフト６ｂと、操舵機構３，４と、ラック軸５と、減速機１６０と、モータ１４０と、トルクセンサ７と、により構成されている。
【００６４】
ステアリングシャフト８は、一方端にステアリングホイール９が固定され、他方端にス第１ピニオンシャフト６ａが連結している。ステアリングシャフト８は、トルクセンサ７を備えている。また、第１ピニオンシャフト６ａを介して、ラック軸５に連結されている。ラック軸５は、軸方向に移動可能にギヤハウジング（図示せず）に支持されており、図５における左方の領域には第１ラック歯５ｂが形成され、右方の領域には第２ラック歯５ｃが形成されている。操舵機構３，４は、第１のラックアンドピニオン機構と、第２のラックアンドピニオン機構とから構成される。それぞれのラックアンドピニオン機構により、ラック軸５を軸方向に同方向に移動させることにより、ラック軸５の両端に連結されたタイロッド３ａ，４ａを介して車輪１，２を操舵する。第１のラックアンドピニオン機構は、第１ピニオンシャフト６ａと、第１ピニオンシャフト６ａと歯合する第１ラック歯５ｂとから構成されている。第２のラックアンドピニオン機構は、第２ピニオンシャフト６ｂと、第２ピニオンシャフト６ｂと歯合する第２ラック歯５ｃとから構成されている。減速機１６０の出力軸は、第２ピニオンシャフト６ｂを介して、ラック軸５に連結されている。モータ１４０は、減速機１６０に駆動力を入力する。トルクセンサ７は、制御装置１３と電気的に接続されており、ステアリングシャフト８に伝達された操舵トルクを検出し、制御装置１３に対して操舵トルクに応じた検出信号を送信可能となっている。モータ１４０は、制御装置１３に対して電気的に接続されており、制御装置１３からの駆動信号に応じて駆動力を出力可能となっている。
【００６５】
次に、上記した電動パワーステアリング装置３０１の具体例を説明する。
図６に示すように、電動パワーステアリング装置２０１は、車両の左右方向に延在して配設されたギヤハウジング１３１を備えている。ギヤハウジング１３１には、ラック軸５がギヤハウジング１３１の長手方向に軸方向に移動可能に収容され、ラック軸５の両端には、タイロッド３ａ，４ａ（図１参照）を介して車輪１，２（図５参照）が連結されるようになっている。
【００６６】
ギヤハウジング１３１には、ステアリングホイール９（図５参照）によって回転されるピニオンシャフト６がラック軸５と交差する軸線の回りに回転可能に支持され、第２ピニオンシャフト６ｂはラック軸５に形成された第１ラック歯５ｂ（図１４参照）に噛合されている。また、ギヤハウジング１３１には、ラック軸５を第１，第２ピニオンシャフト６ａ，６ｂに向けて押圧するサポートヨーク手段１３２，１３３が設けられ、このサポートヨーク手段１３２，１３３によってラック軸５と第１，第２ピニオンシャフト６ａ，６ｂとの噛合いを適正に維持するようにしている。
【００６７】
そして、ギヤハウジング１３１には、減速機１６０とモータ１４０とが一体的に取付けられている。ハウジングＨには、モータ１４０と減速機１６０が収納される。モータ１４０は、電源装置及び電源ケーブル（図示せず）により、電力供給がおこなわれる。
【００６８】
次に、電動パワーステアリング装置３０１の詳細構成について説明する。
図７に示すように、減速機１６０の歯車機構である歯車軸７０と、ステアリングシャフトの入力軸は連結されないため、ハウジングＨを構成するピン支持部材８１に挿通孔は設けられていない。その他の構成については、第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
図５に示すように、運転者がステアリングホイール９を操作すると、ステアリングホイール９に連結されたステアリングシャフト８が回転する。このステアリングシャフト８の回転は、連結する第１ピニオンシャフト６ａに伝達される。一方、トルクセンサ７がステアリングシャフト８の操舵トルクを検出し、制御装置１３に検出信号を送信する。制御装置１３は、この検出信号に応じて、モータ１４０を作動させる。
【００７０】
図７に示すように、モータ１４０を作動させると、モータ１４０のアウタロータ１４２が固定された外輪２０が回転する。減速機１６０は、外輪２０の回転を歯車機構１０により減速（増力）した回転を、出力軸１７から出力する。この出力軸１７の回転は、連結する第２ピニオンシャフト６ｂに伝達される。そして、第１ピニオンシャフト６ａが、歯合するラック歯５ｂにより、ラック軸５を軸方向に移動させるとともに、第２ピニオンシャフト６ｂが、歯合するラック歯５ｃにより、ラック軸５を軸方向に同方向に移動させ、ラック軸５の両端に連結されたタイロッドを介して車輪を操舵する。
【００７１】
上記実施形態においては、電動パワーステアリング装置を、第１ピニオンシャフト及び第２ピニオンシャフトと、それらと歯合する第１ラック歯及び第２ラック歯がそれぞれ形成されたラック軸とから構成される操舵機構に適用した場合について説明した。この他に、第１ピニオンシャフト及び第２ピニオンシャフトと、これらと歯合する第１ラック歯及び第２ラック歯が一体的に形成されたラック歯を有するラック軸とから構成される操舵機構に適用することもできる。これらにおいても上記と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００７２】
１，２：車輪、 ３，４：操舵機構、 ３ａ，４ａ：タイロッド、
５：ラック軸、 ５ａ：ラック歯、 ５ｂ：第１ラック歯、 ５ｃ：第２ラック歯、
６：ピニオンシャフト、 ６ａ：第１ピニオンシャフト、 ６ｂ：第２ピニオンシャフト、
７：トルクセンサ、 ８：ステアリングシャフト、 ９：ステアリングホイール、
１０：歯車機構、
１３：制御装置、 １５：入力軸、 １６：トーションバー、 １７：出力軸、
２０：外輪、 ２１：第一収容孔、 ２２：第二収容孔、
３０：第一環状部材、 ３１：内歯歯車、 ３２：挿入孔、
４０：第二環状部材、 ４１：内歯歯車、 ４２：挿入孔、
５０：円盤部材、 ５０ａ：端面、 ５０ｂ：内周面、 ５０ｃ：外周面、
５１：ピン、 ５２：転がり軸受、
７０：歯車軸、 ７１：外歯歯車、
８１：ピン支持部材、 ８１ａ：端面、 ８１ｂ：内周面、 ８１ｃ：外周面、
９１〜９６：軸受、
１３１：ギヤハウジング、 １３２，１３３：サポートヨーク手段、
１４０：モータ、 １４１：ステータ、 １４２：アウタロータ、
１６０：減速機、
２０１，３０１：電動パワーステアリング装置、
Ｌｏ：回転軸、
Ｌａ：第一偏心軸、
Ｌｂ：第二偏心軸、
Ｈ：ハウジング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
軸方向に移動可能に設けられたラック軸と、
前記モータの回転を減速する減速機と、
前記モータ及び前記減速機を収容するハウジングと、
前記ラック軸に形成されたラック歯と歯合するピニオンシャフトと、を備え、
前記減速機は、
前記ハウジング内において前記ピニオンシャフトの回転軸を中心に回転可能に支持された筒状の第一部材と、
前記回転軸を中心に前記ピニオンシャフトと一体回転可能な状態で前記第一部材の内部に配置され、外周面に外歯歯車が形成された軸部材と、
前記軸部材が貫通した状態で前記第一部材の内部に配置され、前記外歯歯車と噛み合う内歯歯車が内周面に形成された環状部材と、
前記ハウジングに対して相対回転不能な状態で配置された第二部材と、
前記環状部材の自転成分のみを前記第二部材に伝達する伝達機構と、を備え、
前記外歯歯車は、前記内歯歯車と歯数が異なり、
前記第一部材には、前記環状部材の中心が前記回転軸から所定の距離になる位置に前記環状部材を収容する収容孔が形成され、
前記環状部材は、前記第一部材に対して相対回転可能な状態で前記収容孔に収容され、
前記モータは、
前記第一部材の外周面に嵌合する円筒形状のアウタロータと、
前記アウタロータの径方向外側に対向して配置された円筒形状のステータと、を備え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、
ステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールが固定されるとともに、ラックアンドピニオン機構を介して前記ラック軸に連結されるステアリングシャフトと、を備え、
前記ピニオンシャフトは、前記ステアリングシャフトの一部であ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において、
ステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールが固定されるとともに、第1のラックアンドピニオン機構を介して前記ラック軸に連結されるステアリングシャフトと、を備え、
前記ピニオンシャフトは、前記第1のラックアンドピニオン機構とは別に、前記ラック軸と第２のラックアンドピニオン機構を構成す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１〜３の何れか一項において、
前記第二部材は、前記回転軸の軸方向において前記環状部材と並んで配置され、
前記伝達機構は、
前記環状部材および前記第二部材の一方に形成されたピンと、
前記環状部材および前記第二部材の他方に形成され、前記ピンが挿入される挿入孔と、を備え、
前記挿入孔の形状は、前記環状部材が前記回転軸の周りを公転した場合の前記ピンの軌跡の外接円と同一であ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５】
請求項１〜４の何れか一項において、
前記環状部材を複数備え、
前記第一部材には、複数の前記環状部材の中心がそれぞれ異なって配置されるように複数の前記収容孔が形成され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６】
請求項５において、
複数の前記収容孔は、収容される複数の前記環状部材の中心が前記回転軸を中心とした回転方向に等間隔となるように形成され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】
モータと、
軸方向に移動可能に設けられたラック軸と、
前記モータの回転を減速する減速機と、
前記モータ及び前記減速機を収容するハウジングと、
前記ラック軸に形成されたラック歯と歯合するピニオンシャフトと、を備え、
前記減速機は、
前記ハウジング内において前記ピニオンシャフトの回転軸を中心に回転可能に支持された筒状の第一部材と、
前記回転軸を中心に前記ピニオンシャフトと一体回転可能な状態で前記第一部材の内部に配置され、外周面に外歯歯車が形成された軸部材と、
前記軸部材が貫通した状態で前記第一部材の内部に配置され、前記外歯歯車と噛み合う内歯歯車が内周面に形成された環状部材と、
前記ハウジングに対して相対回転不能な状態で配置された第二部材と、
前記環状部材の自転成分のみを前記第二部材に伝達する伝達機構と、を備え、
前記外歯歯車は、前記内歯歯車と歯数が異なり、
前記第一部材には、前記環状部材の中心が前記回転軸から所定の距離になる位置に前記環状部材を収容する収容孔が形成され、
前記環状部材は、前記第一部材に対して相対回転可能な状態で前記収容孔に収容され、
前記モータは、
前記第一部材の外周面に嵌合する円筒形状のアウタロータと、
前記アウタロータの径方向外側に対向して配置された円筒形状のステータと、を備え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、
ステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールが固定されるとともに、ラックアンドピニオン機構を介して前記ラック軸に連結されるステアリングシャフトと、を備え、
前記ピニオンシャフトは、前記ステアリングシャフトの一部であ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において、
ステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールが固定されるとともに、第1のラックアンドピニオン機構を介して前記ラック軸に連結されるステアリングシャフトと、を備え、
前記ピニオンシャフトは、前記第1のラックアンドピニオン機構とは別に、前記ラック軸と第２のラックアンドピニオン機構を構成す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１〜３の何れか一項において、
前記第二部材は、前記回転軸の軸方向において前記環状部材と並んで配置され、
前記伝達機構は、
前記環状部材および前記第二部材の一方に形成されたピンと、
前記環状部材および前記第二部材の他方に形成され、前記ピンが挿入される挿入孔と、を備え、
前記挿入孔の形状は、前記環状部材が前記回転軸の周りを公転した場合の前記ピンの軌跡の外接円と同一であ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５】
請求項１〜４の何れか一項において、
前記環状部材を複数備え、
前記第一部材には、複数の前記環状部材の中心がそれぞれ異なって配置されるように複数の前記収容孔が形成され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６】
請求項５において、
複数の前記収容孔は、収容される複数の前記環状部材の中心が前記回転軸を中心とした回転方向に等間隔となるように形成され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２０１３−５２７６５（Ｐ２０１３−５２７６５Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９２４６５（Ｐ２０１１−１９２４６５）
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【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２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【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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