JP2016060245A - 車両用ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より正確に作動させることができる車両用ステアリング装置を提供すること。【解決手段】車両用ステアリング装置（１０）には、遊星歯車機構（１４０）が搭載されている。遊星歯車機構（１４０）のプラネタリギヤ（１５０）は、プラネタリキャリヤ（）に固定されているギヤ軸（１５１）と、このギヤ軸（１５１）の外周に設けられているスラスト軸受（１５２）と、このスラスト軸受（１５２）の上面部、且つ、ギヤ軸（１５１）の外周に設けられている針状ころ軸受（１５３）と、この針状ころ軸受（１５３）の外周、且つ、スラスト軸受（１５２）の上面部に設けられ周縁に複数の歯が形成されているギヤ本体（１５４）と、このギヤ本体（１５４）の上面部に設けられているワッシャ（１５５）とからなる。【選択図】図５

Description

本発明は、いわゆるステア・バイ・ワイヤ式（steer-by-wire、略称「ＳＢＷ」）の車両用ステアリング装置に関する。

ステア・バイ・ワイヤ式の車両用ステアリング装置は、通常の運転時において、ステアリングホイールと、車輪を転舵するラック軸とが機械的に切り離される構成とされている。このような車両用ステアリング装置は、非常時には、ステアリングホイールがラック軸に機械的に連結される。これらの切り離し及び連結を切り替えるためのクラッチ機構を搭載した、車両用ステアリング装置に関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。

特許文献１に示されるような、車両用ステアリング装置は、ステアリングホイールに連結されている入力軸と、この入力軸に連結されている遊星歯車機構と、この遊星歯車機構に一体的に形成されているクラッチ機構と、これらの遊星歯車機構及びクラッチ機構に一端が連結され他端がラック軸に連結されているピニオン軸と、を有している。

クラッチ機構は、遊星歯車機構のサンギヤと共に一体的に回転可能なギヤ状のロックホイールと、このロックホイールの近傍にスイング可能に取り付けられている２つのロックアームと、これらのロックアームのそれぞれに当接可能なロッドを有しロックアームのスイングを規制可能なソレノイドと、を有している。

遊星歯車機構は、中心にサンギヤが配置され、このサンギヤの周縁を自転しながら公転可能なプラネタリギヤをプラネタリキャリヤによって支持し、プラネタリギヤが公転する際に描く軌道の周縁にリングギヤが配置される構成とされている。リングギヤは、入力軸に連結されており、プラネタリキャリヤは、ピニオン軸に連結されている。

通常の運転時において、ロックホイールは、回転可能な状態にある。これにより、サンギヤも回転可能な状態にある。入力軸に連結されているリングギヤも回転可能な状態にある。サンギヤ及びリングギヤが共に回転可能であるため、入力軸に操舵トルクが発生したとしても、プラネタリギヤは、自転するのみで公転しない。即ち、プラネタリギヤが空回りし、操舵トルクがピニオン軸に伝わらない。この場合には、ラック軸に設けられている転舵用アクチュエータによって、操舵トルクに応じた転舵用動力を発生させ、転舵を行う。

一方、非常時には、ソレノイドへの通電を停止することにより、ばねの付勢力によってロックアームがスイングする。スイングしたロックアームのうち、いずれかがロックホイールの歯に当接して、ロックホイールの回転を規制する。これにより、ロックホイールに一体的に形成されているサンギヤの回転も規制される。入力軸に操舵トルクが発生し、リングギヤが回転することにより、プラネタリギヤは、サンギヤの周縁を自転しつつ公転する。これによりプラネタリキャリヤが回転し、ピニオン軸も回転する。即ち、入力軸の操舵トルクが、ピニオン軸に伝達される。この場合には、入力軸に発生した操舵トルクがラック軸に伝えられ、転舵を行うことができる。

特許文献１に示されるような、プラネタリギヤが回転する際には、プラネタリギヤを構成する各部品の間に、摩擦による抵抗が不可避的に生じる。例えば、サンギヤが空転可能な状態にあっても、摩擦の影響によりプラネタリギヤが僅かに公転する場合等が考えられる。これにより、プラネタリキャリヤが回転し、ピニオン軸も回転する。即ち、ピニオン軸の回転を防止したい場合に、僅かにピニオン軸を回転させてしまう虞がある。意図に反したピニオン軸の回転を抑制し、車両用ステアリング装置をより正確に作動させることが望まれる。

特開２００８−１８９０７７号公報

本発明は、より正確に作動させることができる車両用ステアリング装置の提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、ステアリングホイールと、このステアリグホイールに連結されている入力軸と、この入力軸に連結されている遊星歯車機構と、この遊星歯車機構に連結されているクラッチ機構と、これらの遊星歯車機構及びクラッチ機構を介して前記入力軸に連結されるピニオン軸と、このピニオン軸にラックアンドピニオン機構を介して連結されているラック軸と、このラック軸に直接的又は間接的に連結され前記ステアリングホイールの操舵量に応じた転舵用動力を前記ラック軸に伝達する転舵用アクチュエータと、を有している車両用ステアリング装置において、
前記遊星歯車機構は、プラネタリギヤを支持すると共に前記ピニオン軸に連結されているプラネタリキャリヤを有し、
前記プラネタリギヤは、
前記プラネタリキャリヤに固定されているギヤ軸と、
このギヤ軸の外周に設けられているスラスト軸受と、
このスラスト軸受の上面部、且つ、前記ギヤ軸の外周に設けられている針状ころ軸受と、
この針状ころ軸受の外周、且つ、前記スラスト軸受の上面部に設けられ周縁に複数の歯が形成されているギヤ本体と、
このギヤ本体の上面部に設けられているワッシャとからなることを特徴とする車両用ステアリング装置が提供される。

請求項１に係る発明では、プラネタリギヤは、プラネタリキャリヤに固定されているギヤ軸と、このギヤ軸の外周に設けられているスラスト軸受と、このスラスト軸受の上面部、且つ、ギヤ軸の外周に設けられている針状ころ軸受と、この針状ころ軸受の外周、且つ、スラスト軸受の上面部に設けられ周縁に複数の歯が形成されているギヤ本体と、このギヤ本体の上面部に設けられているワッシャとからなる。

スラスト軸受、針状ころ軸受け、ワッシャを設けることにより、ギヤ本体とギヤ軸、又は、ギヤ本体とプラネタリキャリヤの各部位との間に生じる摩擦抵抗を低減させることができる。これにより、意図に反したピニオン軸の回転を抑制し、車両用ステアリング装置をより正確に作動させることができる。回転速度の速いプラネタリギヤの摩擦対策を講じることが特に効果的である。

本発明の実施例による車両用ステアリング装置の模式図である。 図１に示されたクラッチ機構及び遊星歯車機構の要部の断面図である。 図２の３−３線に沿った断面図である。 図２に示されたプラネタリギヤを拡大した図である。 図２に示されたクラッチ機構及び遊星歯車機構の模式図である。 図３に示されたクラッチ機構が締結状態にある場合の作用を説明する図である。 図５に示されたクラッチ機構が締結状態にある場合の遊星歯車機構の作用を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とは車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。
＜実施例＞

実施例による車両用ステアリング装置について、図に基づき説明する。

図１に示されるように、車両用ステアリング装置１０は、通常時において、ステアリングホイール２１から転舵機構３０が機械的に分離されて、ステアリングホイール２１の操舵量に応じて転舵用アクチュエータ３８から転舵用動力を発生させ、転舵機構３０へ伝え、転舵機構３０にて左右の転舵車輪３５，３５を転舵させる方式の、いわゆるステア・バイ・ワイヤ式（steer-by-wire、略称「ＳＢＷ」）のステアリング装置である。以下、車両用ステアリング装置１０について詳しく説明する。

この車両用ステアリング装置１０の操舵機構２０は、運転者が握るステアリングホイール２１と、ステアリングホイール２１に連結されている入力軸２２と、この入力軸２２に対向して配置され入力軸２２に発生する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ２３と、入力軸２２に対向して配置されステアリングホイール２１の操舵角を検出する操舵角センサ２４と、ステアリングホイール２１に対する操舵反力（反力トルク）を加える反力伝達機構２５と、この反力伝達機構２５の反力モータ２６の回転角を検出するモータ回転角センサ２７と、からなる。

ステアリングホイール２１の操舵角は、操舵角センサ２４の他に、反力モータ２６のレゾルバも用いて検出される。操舵角センサ２４は、絶対角センサである。反力モータ２６のレゾルバは、操舵角センサ２４よりも高精度な相対角センサである。

転舵機構３０は、入力軸２２の下端部に遊星歯車機構１４０及びクラッチ機構８０を介して連結されているピニオン軸３１と、このピニオン軸３１にラックアンドピニオン機構３３を介して連結されているラック軸３４と、このラック軸３４の両端に転舵車輪３５，３５（例えば前輪）を連結するタイロッド３６，３６及びナックル３７，３７と、ラック軸３４に転舵用動力を付加する転舵用アクチュエータ３８と、ピニオン軸３１に対向して設けられピニオン軸３１の回転角を検出するピニオン軸回転角センサ４１と、からなる。

入力軸２２は、複数の軸部材２２ａが自在継手２２ｂ，２２ｂによって連結されてなる。

反力伝達機構２５は、反力モータ２６によって発生した反力トルクを、ウォームギヤ機構２８を介して入力軸２２に伝達させる機構である。ウォームギヤ機構２８は、反力モータ２６のモータ軸２６ａに設けられているウォーム２８ａと、このウォーム２８ａに噛み合うと共に入力軸２２上に設けられているウォームホイール２８ｂとからなる。反力モータ２６には、電動モータを用いることができる。

転舵機構３０に設けられているラックアンドピニオン機構３３は、ピニオン軸３１に一体的に形成されているピニオン４３と、このピニオン４３に噛み合いラック軸３４に一体的に形成されているラック４４と、からなる。

転舵用アクチュエータ３８は、転舵用動力を発生する転舵動力モータ４５と、転舵用動力をラック軸３４に伝達する転舵動力伝達機構４６と、からなる。転舵動力モータ４５には、電動モータを用いることができる。

ラック軸３４の位置は、ピニオン軸回転角センサ４１、転舵動力モータ４５のレゾルバも用いることにより検出される。ピニオン軸回転角センサ４１は、絶対角センサである。転舵動力モータ４５のレゾルバは、ピニオン軸回転角センサ４１よりも高精度な相対角センサである。起動時には、ピニオン軸回転角センサ４１を用いて中点書き込みをする。通常時には、レゾルバ検出値を用いて制御を行う。

転舵動力伝達機構４６は、転舵動力モータ４５の回転軸に取り付けられている駆動プーリ４７と、ラック軸３４に取り付けられている従動プーリ４８と、これらの駆動プーリ４７及び従動プーリ４８間に架け渡されているベルト４９と、からなる。

クラッチ機構８０は、入力軸２２とピニオン軸３１とが機械的に連結されている締結状態、及び、入力軸２２とピニオン軸３１とが機械的に切り離されている解放状態を切り替えるための機構である。締結状態においては、ステアリングホイール２１の操舵によって入力軸２２に発生した操舵トルクを、ピニオン軸３１に伝達可能である。一方、解放状態においては、ステアリングホイール２１の操舵によって入力軸２２に発生した操舵トルクを、ピニオン軸３１に伝達不能である。

操舵トルクセンサ２３、操舵角センサ２４、モータ回転角センサ２７、ピニオン軸回転角センサ４１、において検出された検出信号は、制御部５１に送られる。制御部５１には、これらの他に、車両の走行速度を検出する車速センサ５２、ヨー角速度（ヨー運動の角速度）を検出するヨーレートセンサ５３、車両の加速度を検出する加速度センサ５４、その他の各種センサ５５からそれぞれ検出信号を受ける。制御部５１は、これらのセンサからの検出信号を受け、反力モータ２６、転舵動力モータ４５及びクラッチ機構８０に制御信号を発する。

車両用ステアリング装置１０は、通常時において、解放状態にある。即ち、ステアリングホイール２１を操舵しても、入力軸２２に発生した操舵トルクは、ピニオン軸３１に伝達されない。この場合には、ステアリングホイール２１の操舵量に応じて転舵用アクチュエータ３８が転舵用動力を発生させる。この転舵用動力がラック軸３４に伝達され、転舵車輪３５，３５が転舵される。

車両用ステアリング装置１０は、非常時において、締結状態になる。クラッチ機構８０によって、入力軸２２とピニオン軸３１とが機械的に連結される。このため、ステアリングホイール２１を操舵することにより発生した操舵トルクは、入力軸２２から遊星歯車機構１４０及びクラッチ機構８０を介して、ピニオン軸３１に伝達される。ピニオン軸３１に伝達された操舵トルクによって、ラック軸３４は左右方向に変位し、転舵車輪３５，３５を転舵させる。図２以降において、より具体的な構成について説明する。

図２には、解放状態のクラッチ機構８０が示されている。図２に示されるように、ピニオン軸３１は、下部ハウジング６１に取り付けられている下部針状ころ軸受６２及び下部玉軸受６３によって回転可能に支持されている。下部ハウジング６１の上部には、中部ハウジング６４が重ねられている。この中部ハウジング６４には、クラッチ機構８０の主要部が収納されている。中部ハウジング６４の上部には、上部ハウジング６５が重ねられている。上部ハウジング６５には、遊星歯車機構１４０の主要部が収納されている。下部ハウジング６１、中部ハウジング６４及び上部ハウジング６５は、ボルト６６によって締結されている。

図３も併せて参照し、クラッチ機構８０は、ピニオン軸３１に取り付けられた中部玉軸受６７によって回転可能に支持されているギヤ状のロックホイール９０と、このロックホイール９０の回転を規制する第１及び第２のロック手段１００，１２０とからなる。

図２に戻り、遊星歯車機構１４０は、ロックホイール９０の上方に配置され接続筒部１６１を介してロックホイール９０に一体的に形成されているサンギヤ１４１と、このサンギヤ１４１の周縁を自転及び公転可能なプラネタリギヤ１５０と、このプラネタリギヤ１５０を支持しピニオン軸３１の上端に連結されているプラネタリキャリヤ１４４と、このプラネタリキャリヤ１４４の外周を覆うように設けられ上端に入力軸２２が一体的に形成されているリングギヤ１４５とからなる。

プラネタリキャリヤ１４４は、ピニオン軸３１に圧入されている。サンギヤ１４１は、中部玉軸受６７を介してピニオン軸３１に支持されていると共に、第１の上部玉軸受７２を介してプラネタリキャリヤ１４４に支持されている。より詳細には、サンギヤ１４１は、第１の上部玉軸受７２と、中部玉軸受６７とによって支持されている。第１の上部玉軸受７２は、プラネタリキャリヤ１４４によって支持されている。中部玉軸受６７は、ピニオン軸３１に支持されている。プラネタリキャリヤ１４４は、ピニオン軸３１と共に軸線ＣＬ１を中心に回転可能である。

リングギヤ１４５の外周面と上部ハウジング６５の内周面との間には、第２の上部玉軸受７３が設けられている。さらに、入力軸２２の外周面と上部ハウジング６５の内周面との間には、第３の上部玉軸受７４が設けられている。リングギヤ１４５及び入力軸２２は、共に軸線ＣＬ１を中心に回転可能である。上部ハウジング６５の上端には、ゴミ等の侵入を防ぐためのシール７５が入力軸２２の外周面に沿って設けられている。

ピニオン軸３１、ロックホイール９０、接続筒部１６１、サンギヤ１４１、プラネタリキャリヤ１４４、リングギヤ１４５、入力軸２２のそれぞれの中心は、軸線ＣＬ１上に位置する。ピニオン軸３１、ロックホイール９０、接続筒部１６１、サンギヤ１４１、プラネタリキャリヤ１４４、リングギヤ１４５、入力軸２２のそれぞれの軸線ＣＬ１は、一致している。

軸線ＣＬ１の延びる方向を基準として、中部ハウジング６４と上部ハウジング６５とが重ね合わされる部位Ｐ１の高さは、接続筒部１６１の高さに一致している。

図３に示されるように、ロックホイール９０は、略円盤状のホイール本体９１から外周に向かって歯９２が等間隔に８つ形成され、これらの歯９２と歯９２との真ん中に歯９２よりも高さの低い低歯９３が８つ形成されている。歯９２と低歯９３との間には、ホイール本体９１の外周面部９１ａが臨んでいる。これらをまとめると、ロックホイール９０の外周には、歯９２、外周面部９１ａ、低歯９３、外周面部９１ａが等間隔に繰り返し形成されている。歯９２、外周面部９１ａ及び低歯９３の周方向の長さは、略同一である。

第１のロック手段１００は、ロックホイール９０の周縁に設けられている第１の支持軸１０１と、この第１の支持軸１０１にスイング可能に取り付けられている第１のロックアーム１０２（ロックアーム１０２）と、この第１のロックアーム１０２をロックホイール９０に向かって付勢する第１のねじりコイルばね１０３（付勢部材１０３）と、第１のロックアーム１０２の中部ハウジング６４側へのスイングを規制する第１のスイング規制ピン１０４と、ロックホイール９０の周縁に設けられている第２の支持軸１０６と、この第２の支持軸１０６にスイング可能に取り付けられている第２のロックアーム１０７（ロックアーム１０７）と、この第２のロックアーム１０７をロックホイール９０に向かって付勢する第２のねじりコイルばね１０８（付勢部材１０８）と、第２のロックアーム１０７の中部ハウジング６４側へのスイングを規制する第２のスイング規制ピン１０９と、第１及び第２のロックアーム１０２，１０７に向かって進退可能な第１のロッド１１１ａ（ロッド１１１ａ）を有した第１のソレノイド１１１（ソレノイド１１１）と、からなる。第１のソレノイド１１１は、ボルト１１３，１１３によって、中部ハウジング６４の外壁部６４ａに取り付けられている。

第２のロック手段１２０も、基本的な構成は、第１のロック手段１００と同様である。第２のロック手段１２０は、ロックホイール９０の周縁に設けられている第３の支持軸１２１と、この第３の支持軸１２１にスイング可能に取り付けられている第３のロックアーム１２２（ロックアーム１２２）と、この第３のロックアーム１２２をロックホイール９０に向かって付勢する第３のねじりコイルばね１２３（付勢部材１２３）と、第３のロックアーム１２２の中部ハウジング６４側へのスイングを規制する第３のスイング規制ピン１２４と、ロックホイール９０の周縁に設けられている第４の支持軸１２６と、この第４の支持軸１２６にスイング可能に取り付けられている第４のロックアーム１２７（ロックアーム１２７）と、この第４のロックアーム１２７をロックホイール９０に向かって付勢する第４のねじりコイルばね１２８（付勢部材１２８）と、第４のロックアーム１２７の中部ハウジング６４側へのスイングを規制する第４のスイング規制ピン１２９と、第３及び第４のロックアーム１２２，１２７に向かって進退可能な第２のロッド１３１ａ（ロッド１３１ａ）を有した第２のソレノイド１３１（ソレノイド１３１）と、からなる。第２のソレノイド１３１は、ボルト１３３，１３３によって、中部ハウジング６４の外壁部６４ａに取り付けられている。

図３に戻り、第１のロックアーム１０２は、先端部１０２ａがロックホイール９０に当接する第１のアーム本体部１０２ｂと、第１の支持軸１０１を基準に先端部１０２ａから離れる方向に向かって延びる第１の受け部１０２ｃとが一体的に形成されてなる。

第２〜第４のロックアーム１０７，１２２，１２７の基本的な構成も、第１のロックアーム１０２と同様であり、詳細な説明は省略する。第２のロックアーム１０７は、先端部１０７ａを有する第２のアーム本体部１０７ｂと、第２の受け部１０７ｃとからなる。第３のロックアーム１２２は、先端部１２２ａを有する第３のアーム本体部１２２ｂと、第３の受け部１２２ｃとからなる。第４のロックアーム１２７は、先端部１２７ａを有する第４のアーム本体部１２７ｂと、第４の受け部１２７ｃとからなる。

第１のねじりコイルばね１０３は、第１の支持軸１０１に巻かれている。第１のねじりコイルばね１０３の一端１０３ａは、ロックホイール９０から離れる方向に延びて中部ハウジング６４に当接している。第１のねじりコイルばね１０３の他端１０３ｂは、第１の受け部１０２ｃに当接して、第１の受け部１０２ｃをロックホイール９０から離れる方向に付勢している。第１の支持軸１０１から第１の受け部１０２ｃとは逆側に延びる第１のアーム本体部１０２ｂは、ロックホイール９０に向かって付勢される。

第２〜第４のねじりコイルばね１０８，１２３，１２８についても、基本的な構成は第１のねじりコイルばね１０３と同様である。第２〜第４のねじりコイルばね１０８，１２３，１２８の一端１０８ａ，１２３ａ，１２８ａは、それぞれ中部ハウジング６４に当接している。第２〜第４のねじりコイルばね１０８，１２３，１２８の他端１０８ｂ，１２３ｂ，１２８ｂは、それぞれ第２〜第４の受け部１０７ｃ，１２２ｃ，１２７ｃに当接している。

図２に示されるように、中部玉軸受６７、ロックホイール９０及び第１のロックアーム１０２は、第１のロッド１１１ａの軸線ＣＬ２上に配置されている。即ち、高さ方向において、中部玉軸受６７、ロックホイール９０、第１のロックアーム１０２及び第１のロッド１１１ａは一致している。第２のロックアーム（図３、符号１０７）も同様である。

図３も合わせて参照し、第１のロッド１１１ａの軸線ＣＬ２の高さと第２のロッド１３１ａの軸線ＣＬ３の高さも一致している。第３及び第４のロックアーム１２２，１２７は、第２のロッド１３１ａの軸線ＣＬ３に対して、高さ方向において一致している。このため、高さ方向において、中部玉軸受６７、ロックホイール９０、第３及び第４のロックアーム１２２，１２７及び第２のロッド１３１ａは一致している。

第１のロッド１１１ａの軸線ＣＬ２は、第２のロッド１３１ａの軸線ＣＬ３に対して、ピニオン軸３１の軸線ＣＬ１上において交わっている。

図４に示されるように、プラネタリギヤ１５０は、プラネタリキャリヤ１４４に固定されて回転不能なギヤ軸１５１と、このギヤ軸１５１の外周に設けられているスラスト玉軸受１５２と、このスラスト玉軸受１５２の上面部に設けられている針状ころ軸受１５３と、この針状ころ軸受１５３の外周に設けられ外周に複数の歯が形成されているギヤ本体１５４と、このギヤ本体１５４の上面部に設けられているワッシャ１５５とからなる。

プラネタリギヤ１５０のギヤ軸１５１の上方には、ピニオン軸３１に通された平座金１６２が臨んでいる。この平座金１６２の上方の近接した位置には、ピニオン軸３１に固定されたＣリング１６３が臨んでいる。平座金１６２は、Ｃリング１６３によって上方への変位が規制される。ギヤ軸１５１は、平座金１６２を介してＣリング１６３によって上方への抜けが防止される。

リングギヤ１４５は、プラネタリギヤ１５０のギヤ本体１５４が噛み合うリングギヤ本体１４５ａと、このリングギヤ本体１４５ａから上方に向かって径が小さくなるよう複数の段によって形成されている段部１４５ｂとからなる。

図５に示されるように、通常時において第１及び第２のソレノイド１１１，１３１は、制御部（図１、符号５１）からロック信号（図１、Ｃｎ参照）を受けていない。ロック信号を受けていない状態において、第１及び第２のソレノイド１１１，１３１は、励磁状態にある。このとき、第１及び第２のロッド１１１ａ，１３１ａは、前進した位置にある。第１〜第４のロックアーム１０２，１０７，１２２，１２７は、第１又は第２のロッド１１１ａ，１３１ａが当接していることにより、ロックホイール９０側へのスイングが規制されている。これにより、ロックホイール９０は回転可能な状態にある。ロックホイール９０と一体のサンギヤ１４１も回転可能な状態（空転可能）である。

ステアリングホイール２１を操舵することにより、入力軸２２を介して、リングギヤ１４５が回転する。この回転力はプラネタリギヤ１５０を介してサンギヤ１４１に伝わる。サンギヤ１４１が回転可能であることにより、プラネタリギヤ１５０は、その場で自転のみする。即ち、サンギヤ１４１の周りを公転しない。このため、プラネタリキャリヤ１４４も回転せず、入力軸２２からピニオン軸３１へ操舵力が伝わることは、ほとんどない。

このように通常状態においては、遊星歯車機構１４０は開放状態にある。ステアリングホイール２１を操舵すると、図１に示された制御部（図１、符号５１）が転舵動力モータ（図１、符号４５）を制御することにより、転舵機構３０によって、車両の走行状態に応じた最適な操舵特性で転舵車輪３５，３５を転舵することができる。

その後、何らかの要因によって操舵機構２０と転舵機構３０との間での電気的な接続が解除されたとき、又はイグニッションキースイッチをオフにしたときには、制御部（図１、符号５１）はロック信号を発する。

図６に示されるように、非常時には、第１及び第２のソレノイド１１１，１３１は、ロック信号を受けて非励磁状態になる。これにより、第１及び第２のロッド１１１ａ，１３１ａは、後退する。これにより、第１及び第２のロッド１１１ａ，１３１ａは、第１〜第４のロックアーム１０２，１０７，１２２，１２７から離間する。第１〜第４のロックアーム１０２，１０７，１２２，１２７は、第１〜第４のコイルばね１０３，１０８，１２３，１２８の付勢力により、ロックホイール９０に向かってスイングする。

第１〜第４のロックアーム１０２，１０７，１２２，１２７のいずれか１つが、ロックホイール９０の歯９２に当接して、ロックホイール９０の回転を規制する。このとき、ロックホイール９０と一体のサンギヤ１４１も回転を規制される。図には、第１のロックアーム１０２がロックホイール９０の歯９２に当接し、ロックホイール９０の回転を規制した状態が示されている。一方、第２〜第４のロックアーム１０７，１２２，１２７は、ロックホイール９０の回転を許容する位置において、ロックホイール９０に当接している。

このようにクラッチ機構８０は、ロック信号を受けたときにはサンギヤ１４１を停止状態にロックすることによって、遊星歯車機構１４０を連結状態にする。すなわち、電気的な接続が解除されたときに、バックアップシステムに自動的に切り替わる。

図７に示されるように、ステアリングホイール２１を操舵することにより、リングギヤ１４５が回転し、その回転力はプラネタリギヤ１５０に伝わる。このとき、サンギヤ１４１は、回転が規制されている。このため、プラネタリギヤ１５０は、サンギヤ１４１の周りを自転しながら公転する。サンギヤが公転することにより、プラネタリキャリヤ１４４が回転する。プラネタリキャリヤ１４４に連結されているピニオン軸３１が回転し、ラックアンドピニオン機構３３を介して転舵車輪３５，３５を転舵させる。ステアリングホイール２１の操舵力を遊星歯車機構１４０を介して転舵機構３０へ機械的に伝えることができる。なお、この場合に反力モータ２６は操舵反力を発生しない。

図４に戻り、プラネタリギヤ１４４は、プラネタリキャリヤ１４４に固定されているギヤ軸１５１と、このギヤ軸１５１の外周に設けられているスラスト玉軸受１５２（スラスト軸受）と、このスラスト玉軸受１５２の上面部、且つ、ギヤ軸１５１の外周に設けられている針状ころ軸受１５３と、この針状ころ軸受１５３の外周、且つ、スラスト玉軸受１５２の上面部に設けられ周縁に複数の歯が形成されているギヤ本体１５４と、このギヤ本体１５４の上面部に設けられているワッシャ１５５とからなる。

ギヤ本体１５４が回転する際には、ギヤ本体１５４とギヤ軸１５１、又は、ギヤ本体１５４とプラネタリキャリヤ１４４の各部位との間に摩擦による抵抗が不可避的に生じる。図５も併せて参照し、仮に、サンギヤ１４１が空転可能な状態にあっても、摩擦の影響によりプラネタリギヤ１５０が僅かに公転する場合がある。これにより、プラネタリキャリヤ１４４が回転し、ピニオン軸３１も回転する。即ち、ピニオン軸３１の回転を防止したい場合に、僅かにピニオン軸３１を回転させてしまう虞がある。

スラスト玉軸受１５２、針状ころ軸受１５３、ワッシャ１５５を設けることにより、ギヤ本体１５４とギヤ軸１５１、又は、ギヤ本体１５４とプラネタリキャリヤ１４４の各部位との間に生じる摩擦抵抗を低減させることができる。これにより、意図に反したピニオン軸３１の回転を抑制し、車両用ステアリング装置をより正確に作動させることができる。回転速度の速いプラネタリギヤ１４４の摩擦対策を講じることが特に効果的である。

さらに、ギヤ本体１５４の下方には、スラスト玉軸受１５２が設けられている。これにより、ギヤ本体１５４の重さを受けつつ、ギヤ本体１５４を円滑に回転させることができる。加えて、ギヤ本体１５４の上方には、ワッシャ１５５が設けられている。車両の走行中において、振動によりギヤ本体１５４が上方に変位することがある。このような場合にも、ギヤ本体１５４の上面を受けることができ、且つ、円滑な回転を確保することができる。

尚、本発明による第１〜第４のロックアームは、それぞれ異なる形状のものを例に説明したが、第１〜第４の支持軸が設けられる位置によって、ロックホイールへの当接位置を調節してもよい。さらには、これらを組み合わせることもできる。即ち、ロックホイールの歯と歯の間を基準として、それぞれのロックアームが、ロックホイールの異なる位置に当接すればよく、これらの形式のものに限られるものではない。

本発明の車両用ステアリング装置は、乗用車に搭載するのに好適である。

１０…車両ステアリング装置
２１…ステアリングホイール
２２…入力軸
３１…ピニオン軸
３３…ラックアンドピニオン機構
３４…ラック軸
３８…転舵用アクチュエータ
８０…クラッチ機構
１４０…遊星歯車機構
１５０…プラネタリギヤ
１５１…ギヤ軸
１５２…スラスト玉軸受(スラスト軸受)
１５３…針状ころ軸受
１５４…ギヤ本体
１５５…ワッシャ

Claims (1)

1. ステアリングホイールと、このステアリグホイールに連結されている入力軸と、この入力軸に連結されている遊星歯車機構と、この遊星歯車機構に連結されているクラッチ機構と、これらの遊星歯車機構及びクラッチ機構を介して前記入力軸に連結されるピニオン軸と、このピニオン軸にラックアンドピニオン機構を介して連結されているラック軸と、このラック軸に直接的又は間接的に連結され前記ステアリングホイールの操舵量に応じた転舵用動力を前記ラック軸に伝達する転舵用アクチュエータと、を有している車両用ステアリング装置において、
   前記遊星歯車機構は、プラネタリギヤを支持すると共に前記ピニオン軸に連結されているプラネタリキャリヤを有し、
   前記プラネタリギヤは、
   前記プラネタリキャリヤに固定されているギヤ軸と、
   このギヤ軸の外周に設けられているスラスト軸受と、
   このスラスト軸受の上面部、且つ、前記ギヤ軸の外周に設けられている針状ころ軸受と、
   この針状ころ軸受の外周、且つ、前記スラスト軸受の上面部に設けられ周縁に複数の歯が形成されているギヤ本体と、
   このギヤ本体の上面部に設けられているワッシャとからなることを特徴とする車両用ステアリング装置。

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