JPH102385A

JPH102385A - 減速装置

Info

Publication number: JPH102385A
Application number: JP17587196A
Authority: JP
Inventors: Koichi Watanabe; 功一渡辺; Koji Oba; 浩司大羽
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1998-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】装置を大型化せずに、減速比を大きくするこ
とができる減速装置を得ること。【解決手段】スクリューシャフト３を貫通させた中空
出力シャフト４に、第１太陽ギヤ９と第２太陽ギヤ１３
とを設けている。第１太陽ギヤ９は、ケーシング１に軸
１０ａを固定した第１遊星ギヤ１０にかみ合い、この第
１遊星ギヤは、ケーシング内に回転自在に組み込まれた
第１リングギヤ１２にかみ合っている。これらのギヤに
よって、リングギヤ回転機構を構成している。また、第
２太陽ギヤは、キャリア１５に軸１４ａを固定した第２
遊星ギヤ１４にかみ合い、この第２遊星ギヤは、ケーシ
ング内に回転自在に組み込まれた第２リングギヤ１６に
かみ合っている。これらのギヤによって、遊星歯車減速
機構を構成している。そして、キャリアとスクリューシ
ャフトとをネジ結合し、また、第１リングギヤと第２リ
ングギヤとを連結して、これら両ギヤを一体回転させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動パワーステ
アリング装置や電動後輪操舵装置に用いるのに最適な減
速装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、電動パワーステアリング装置に
適用した従来の減速装置の断面図である。ケーシング１
内には、電動モーター２が組み込まれている。電動モー
ター２は、中空出力シャフト４を回転させる。中空出力
シャフト４内には、スクリューシャフト３が貫通してい
る。スクリューシャフト３には、ラック５が形成されて
いる。このラック５は、ピニオン６にかみ合っている。
ピニオン６は、回転トルク検出器８を介して入力軸７に
連係している。この入力軸７は、図示していないハンド
ルに連係している。

【０００３】上記中空出力シャフト４の外周には、第１
太陽ギヤ９を設けている。この第１太陽ギヤ９は、第１
遊星ギヤ１０にかみ合っている。この第１遊星ギヤ１０
は、軸１０ａに回転自在に取り付けられているが、この
軸１０ａは、第１キャリア１１に固定されている。ただ
し、第１キャリア１１は、スクリューシャフト３に対し
て回転自在になっている。このようにした第１遊星ギヤ
１０を、ケーシング１内に固定した第１リングギヤ１２
にかみ合わせている。

【０００４】上記第１キャリア１１には、第２太陽ギヤ
１３を設けているが、この第２太陽ギヤ１３は、第１遊
星ギヤ１０と反対側に位置させている。このようにした
第２太陽ギヤ１３は、第２遊星ギヤ１４にかみ合ってい
る。第２遊星ギヤ１４は、軸１４ａに回転自在に取り付
けられているが、この軸１４ａは、第２キャリア１５に
固定されている。この第２キャリア１５は、ネジ部１５
ａをスクリューシャフト３に形成したネジ部３ａにかみ
合わせている。また、第２キャリア１５は、軸受１９で
回転自在に支持されるとともに、軸方向の移動を規制さ
れている。このようにした第２遊星ギヤ１４を、ケーシ
ング１内に固定した第２リングギヤ１６にかみ合わせて
いる。

【０００５】次に、従来の減速装置の作用を説明する。
ハンドルを操舵すると、入力軸７に回転トルクが発生す
る。この回転トルクは、トルク検出機８を介してピニオ
ン６に伝達される。また、この回転トルクは、トルク検
出器８で検出されて、回転トルク信号となり、図示して
いないコントローラーに伝達される。コントローラー
は、この回転トルク信号に応じて、電動モーター２を制
御する。このようにして、電動モーター２は作動して、
中空出力シャフト４を回転させる。

【０００６】中空出力シャフト４が回転すると、第１太
陽ギヤ９も一体回転する。第１太陽ギヤ９が回転する
と、この第１太陽ギヤ９にかみ合う第１遊星ギヤ１０は
自転する。この第１遊星ギヤ１０は、ケーシング１に固
定された第１リングギヤ１２にかみ合っている。そのた
め、第１遊星ギヤ１０は、自転するとともに、第１太陽
ギヤ９の外周を公転する。第１遊星ギヤ１０が公転する
と、第１遊星ギヤ１０の軸１０ａが固定されている第１
キャリア１１は回転する。

【０００７】第１キャリア１１が回転すると、第２太陽
ギヤ１３も一体回転する。第２太陽ギヤ１３が回転する
と、この第２太陽ギヤ１３にかみ合う第２遊星ギヤ１４
は自転する。この第２遊星ギヤ１４は、ケーシング１に
固定された第２リングギヤ１６にかみ合っている。その
ため、第２遊星ギヤ１４は、自転するとともに、第２太
陽ギヤ１３の外周を公転する。第２遊星ギヤ１４が公転
すると、第２遊星ギヤ１４の軸１４ａが固定されている
第２キャリア１５は回転する。第２キャリア１５が回転
すると、この第２キャリア１５とネジ結合しているスク
リューシャフト３は、中空出力シャフト４内を軸方向に
移動する。このようにして、従来の減速装置は、中空出
力シャフト４の回転をスクリューシャフト３に伝達し
て、このシャフト３を移動させる。

【０００８】図４は、この従来の減速装置の原理的な構
造を示したもので、この図に基づいて従来の減速装置の
原理をさらに詳しく説明する。上記従来の減速装置の特
徴は、第１遊星歯車減速機構Ａと第２遊星歯車減速機構
Ｂとを、直列に連結した点にある。第１遊星歯車減速機
構Ａは、第１太陽ギヤ９と、第１遊星ギヤ１０と、軸１
０ａと、第１リングギヤ１２と、第１キャリア１１とか
ら構成されている。また、第２遊星歯車減速機構Ｂは、
第２太陽ギヤ１３と、第２遊星ギヤ１４と、軸１４ａ
と、第２リングギヤ１６と、第２キャリア１５とから構
成されている。

【０００９】上記第１遊星歯車減速機構Ａにおいて、例
えば、中空出力シャフト４が矢印ア方向に回転すると、
第１太陽ギヤ９も矢印イ方向に回転し、第１遊星ギヤ１
０は矢印ウ方向に自転する。この第１遊星ギヤ１０は、
ケーシング１に固定された第１リングギヤ１２にかみ合
っているため、第１太陽ギヤ９の外周を矢印エ方向に公
転する。第１遊星ギヤ１０の矢印エ方向の公転によっ
て、第１遊星ギヤ１０の軸１０ａが固定されている第１
キャリア１１が、矢印オ方向に回転する。つまり、第１
遊星歯車減速機構Ａは、中空出力シャフト４の矢印ア方
向の回転速度を減速して、第１キャリア１１の矢印オ方
向の回転速度としている。この第１キャリア１１の回転
速度は、軸１１ａによって第２遊星歯車減速機構Ｂの第
２太陽ギヤ１３に伝えられる。

【００１０】次に、第２遊星歯車減速機構Ｂについて説
明する。この第２遊星減速機構Ｂは、第１遊星減速機構
Ａとギヤの組み方が同じで、その作動も同じである。い
ま、例えば、第１遊星歯車減速機構Ａによって第２太陽
ギヤ１３が矢印カ方向に回転すると、この回転によっ
て、第２遊星ギヤ１４は矢印キ方向に自転する。この第
２遊星ギヤ１４は、ケーシング１に固定された第２リン
グギヤ１６にかみ合っているため、第２太陽ギヤ１３の
外周を矢印ク方向に公転する。この第２遊星ギヤ１４の
矢印ク方向の公転は、軸１４ａを介して第２キャリア１
５に伝達される。こうして、第２キャリア１５は、矢印
ケ方向に回転する。つまり、第２遊星歯車減速機構Ｂ
は、第２太陽ギヤ１３の矢印カ方向の回転速度を減速し
て、第２キャリア１５の矢印ケ方向の回転速度としてい
る。

【００１１】以上のように、この従来の減速装置は、第
１遊星歯車減速機構Ａと第２遊星歯車減速機構Ｂとを直
列に連結することで、中空出力シャフト４の回転速度を
２段階に減速している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例のように、
遊星歯車減速機構を直列に連結する減速装置で、減速比
を大きくする場合、次の３つの方法が考えられる。１つ
目は、第１、２太陽ギヤ９、１３の直径を小さくする方
法、２つ目は、第１、２リングギヤ１２、１６の直径を
大きくする方法、３つ目は、遊星歯車減速機構をもう１
つ直列に連結する方法である。しかし、これら３つの方
法には、次のような問題があった。

【００１３】１つ目の第１、第２太陽ギヤ９、１３の直
径を小さくする方法では、これらギヤ９、１３を設けて
いる中空出力シャフト４の内周に、スクリューシャフト
３を貫通させるという構造上の制約のために、その直径
をほとんど小さくすることができなかった。そのため、
減速比がほとんど大きくならないという問題があった。
２つ目の第１、２リングギヤ１２、１６の直径を大きく
する方法には、大きくしたリングギヤの１２、１６によ
って、減速装置の外形も径方向に大きくなってしまうと
いう問題があった。３つ目の遊星歯車減速機構をもう１
つ直列に連結する方法には、減速装置の径方向の大きさ
を抑えられるが、軸方向の長さが長くなってしまうとい
う問題があった。したがって、従来の減速装置の減速比
を大きくしようとすると、装置の大型化が回避できない
という問題があった。この発明の目的は、装置を大型化
せずに、減速比を大きくできる減速装置を得ることであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】電動モーターと、この電
動モーターの中空出力シャフトと、この中空出力シャフ
トを貫通させたスクリューシャフトと、この中空出力シ
ャフトに設けた第１太陽ギヤと、この第１太陽ギヤの外
周であってケーシング内に回転自在に組み込まれ、第１
太陽ギヤ中心と同じギヤ中心の第１リングギヤと、これ
ら両ギヤ間にあって、両ギヤにかみ合う第１遊星ギヤ
と、ケーシングに固定された第１遊星ギヤの軸とでリン
グギヤ回転機構を構成している。

【００１５】また、中空出力シャフトに設けた第２太陽
ギヤと、この第２太陽ギヤの外周であってケーシング内
に回転自在に組み込まれ、第２太陽ギヤ中心と同じギヤ
中心の第２リングギヤと、これら両ギヤ間にあって、両
ギヤにかみ合う第２遊星ギヤと、この第２遊星ギヤの軸
と、ケーシング内に回転自在に組み込まれ、第２遊星ギ
ヤの軸を固定したキャリアとで、遊星歯車減速機構を構
成している。そして、このキャリアと上記スクリューシ
ャフトとをネジ結合させつつ、上記第１リングギヤと第
２リングギヤとを連結して、これら両リングギヤを一体
回転させている。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１及び図２に基づいて、この発
明の実施例を説明する。ただし、従来例と同様の構成に
ついては同じ符号を使用するとともに、その詳細な説明
を省略する。なお、図２は、図１の作動原理を分かりや
すく説明するための、機構的な原理図である。中空出力
シャフト４の外周には、第１太陽ギヤ９を設けている。
この第１太陽ギヤ９は、第１遊星ギヤ１０にかみ合って
いている。この第１遊星ギヤ１０は、軸１０ａに回転自
在に取り付けられているが、この軸１０ａは、固定キャ
リア１７に固定されている。このようにした第１遊星ギ
ヤ１０を、ケーシング１内に回転自在に組み込まれた第
１リングギヤ１２にかみ合わせている。上記した第１太
陽ギヤ９、第１遊星ギヤ１０、軸１０ａ、第１リングギ
ヤ１２及び固定キャリヤ１７が相まって、リングギヤ回
転機構Ｃを構成する。

【００１７】また、中空出力シャフト４の外周には、上
記第１太陽ギヤ９と一体にした第２太陽ギヤ１３を設け
ている。ただし、図２においては、説明の便宜上、第１
太陽ギヤ９と第２太陽ギヤ１３とを別々に表している。
しかし、この図２においても、第１太陽ギヤ９と第２太
陽ギヤ１３とは、同一の中空出力シャフト４に固定され
ているもので、この点においては、図２も図１の構成と
実質的に同じである。上記第２太陽ギヤ１３は、第２遊
星ギヤ１４にかみ合っている。第２遊星ギヤ１４は、軸
１４ａに回転自在に取り付けられているが、この軸１４
ａは、この発明のキャリアである第２キャリア１５に固
定されている。このようにした第２遊星ギヤ１４を、ケ
ーシング１内に回転自在に組み込まれた第２リングギヤ
１６にかみ合わせている。

【００１８】上記第２リングギヤ１６は、ピン１８を介
して上記第１リングギヤ１２に連結している。そのた
め、第１リングギヤ１２が回転すると、第２リングギヤ
１６が第１リングギヤ１２と一体回転する。上記した第
２太陽ギヤ１３、第２遊星ギヤ１４、軸１４ａ、第２リ
ングギヤ１６及び第２キャリヤ１５が相まって、遊星歯
車減速機構Ｄを構成する。なお、第２キャリア１５のネ
ジ部１５ａは、スクリューシャフト３に形成したネジ部
３ａにかみ合っている。

【００１９】次に、実施例の作用を説明する。電動モー
ター２が作動して、中空出力シャフト４が回転すると、
第１太陽ギヤ９も一体回転する。第１太陽ギヤ９が回転
すると、この第１太陽ギヤ９にかみ合う第１遊星ギヤ１
０は自転する。ただし、第１遊星ギヤ１０の軸１０ａ
が、固定キャリア１７に固定されているために、第１遊
星ギヤ１０は公転しない。このように、第１遊星ギヤ１
０が自転すると、この第１遊星ギヤ１０にかみ合う第１
リングギヤ１２は回転する。この第１リングギヤ１２
は、ピン１８によって第２リングギヤ１６に連結されて
いる。そのため、第１リングギヤ１２が回転すると、第
２リングギヤ１６が第１リングギヤ１２と一体回転す
る。

【００２０】一方、中空出力シャフト４が回転すると、
第１太陽ギヤ９と一体に設けた第２太陽ギヤ１３も回転
する。第２太陽ギヤ１３が回転すると、この第２太陽ギ
ヤ１３にかみ合わせた第２遊星ギヤ１４は自転する。こ
の第２遊星ギヤ１４は、その軸１４ａを、回転自在にし
た第２キャリア１５に取り付けている。そのため、第２
遊星ギヤ１４は、自転するとともに第２太陽ギヤ１３の
外周を公転する。ただし、このとき第２遊星ギヤ１４に
かみ合う第２リングギヤ１６は、第１リングギヤ１２と
一体回転していて、その回転方向が、第２遊星ギヤ１４
の公転方向と反対である。そのため、第２遊星ギヤ１４
の公転速度は、第２リングギヤ１６がケーシング１に固
定されている場合よりも遅くなる。つまり、第２遊星ギ
ヤ１４の公転速度は、第２遊星ギヤ１４が回転すること
によって、減速される。

【００２１】上記第２遊星ギヤ１４の公転によって、第
２遊星ギヤ１４の軸１４ａが固定されている第２キャリ
ア１５は回転する。第２キャリア１５が回転すると、第
２キャリア１５にネジ結合しているスクリューシャフト
３が、軸方向に移動する。

【００２２】上記の作用を、図２に基づいて、さらに詳
しく説明する。いま、例えば、中空出力シャフト４を、
矢印サ方向に回転させると、第１太陽ギヤ９が矢印シ方
向に回転する。この第１太陽ギヤ９の矢印シ方向の回転
により、第１遊星ギヤ１０が矢印ス方向に自転する。た
だし、この第１遊星ギヤ１０の軸１０ａが、固定キャリ
ア１７に固定されているので、第１遊星ギヤ１０は公転
しない。したがって、第１遊星ギヤ１０が矢印ス方向に
自転すると、第１リングギヤ１２は矢印セ方向に回転す
る。この第１リングギヤ１２は、ピン１８によって第２
リングギヤ１６に固定されている。そのため、第１リン
グギヤ１２が回転すると、第２リングギヤ１６も矢印テ
方向に回転する。

【００２３】また、中空出力シャフト４が、前に述べた
ように、矢印サ方向に回転すれば、第２太陽ギヤ１３
も、第１太陽ギヤ９と同一方向である矢印タ方向に回転
する。そして、第２太陽ギヤ１３が矢印タ方向に回転す
ると、この第２太陽ギヤ１３にかみ合う第２遊星ギヤ１
４が、矢印チ方向に自転する。この第２遊星ギヤ１４
は、その軸１４ａを回転自在にした第２キャリア１５に
取り付けている。そのため、第２遊星ギヤ１４は自転す
るとともに、第２太陽ギヤ１３の外周を矢印ツ方向に公
転しようとする。だだし、この第２遊星ギヤ１４は、第
２リングギヤ１６にかみ合っている。しかも、この第２
リングギヤ１６は、第２遊星ギヤ１４の公転方向と反対
方向である矢印テ方向に回転している。

【００２４】そのため、第２リングギヤ１６の回転速度
に応じて、第２遊星ギヤ１４の公転速度が決まる。この
第２遊星ギヤ１４の公転速度は、第２遊星ギヤ１４にか
み合う第２太陽ギヤ１３と、第２リングギヤ１６との基
準ピッチ円上の速度に依存する。もし、両者の基準ピッ
チ円上の速度が同じなら、第２遊星ギヤ１４がどのよう
に自転しようとも、それは公転しない。第２遊星ギヤ１
４が公転しないということは、第２キャリヤ１５が回転
しないということである。つまり、電動モーター２がど
のように高速で回転しても、第２キャリヤ１５に対する
出力がゼロということになる。このように電動モーター
２の回転が第２キャリヤ１５に伝達されないということ
は、とらえようによっては、その減速比が無限大に大き
いといえる。そして、第２遊星ギヤ１４にかみ合う第２
太陽ギヤ１３と、第２リングギヤ１６との基準ピッチ円
上の速度を徐々に変化させていけば、その変化の割合に
応じた減速比を得ることができる。

【００２５】以上のように、この実施例の減速装置は、
リングギヤ回転機構Ｃにより第２リング１６を回転させ
て、遊星歯車減速機構Ｄの第２遊星ギヤ１４の公転を減
速させる構成にしている。この実施例の減速装置によれ
ば、上記したように第２遊星ギヤ１４の公転を止めるこ
とができる。これは、第２太陽ギヤ１３の基準ピッチ円
上の速度と、第２リングギヤ１６の基準ピッチ円上の速
度とが、同じ場合である。このとき、第２遊星ギヤ１６
の自転速度は、第２太陽ギヤ１３および第２リングギヤ
１６の基準ピッチ円の速度と同じになり、第２遊星ギヤ
１４に公転させるような力が作用しない。

【００２６】上記のように、第２遊星ギヤ１４の公転が
止まるということは、減速比が最大のときといえる。そ
して、この第２遊星ギヤ１４の公転速度は、第２太陽ギ
ヤ１３の基準ピッチ円の速度と、第２リングギヤ１６の
基準ピッチ円の速度との関係によって、調節することが
できる。つまり、この実施例の減速装置は、第２遊星ギ
ヤ１４の公転速度を、止まるまで自由に減速できる。こ
れに対して、従来の減速装置は、複数の遊星歯車減速機
構を直列に連結したとしても、その出力回転を止めるこ
とができない。言い換えると、その減速比を無限大に大
きくすることはできない。

【００２７】したがって、この実施例の減速装置は、従
来の減速装置よりも大きな減速比を得ることができると
いえる。そのため、従来例の減速装置と同じ外形で、大
きな減速比を得られて、従来例の減速装置と同じ減速比
を得ようとした場合、その外形を小さくできる。なお、
この実施例においても、第２太陽ギヤ１３の基準ピッチ
円の速度と、第２リングギヤ１６の基準ピッチ円の速度
差が、特定のしきい値を超えると、今度はその減速比が
小さくなる。ただし、そのしきい値の範囲内で使用すれ
ば、従来の減速装置よりも、大きな減速比が得られるこ
とは当然である。

【００２８】

【発明の効果】この発明によれば、第１リングギヤと第
２リングギヤとを一体回転させることによって、出力回
転速度がゼロになるまで減速することができる。そのた
め、従来の減速装置よりも大きな減速比が得られる。し
たがって、従来例の減速装置と同じ外形で、大きな減速
比を得られ、従来例の減速装置と同じ減速比を得ようと
した場合、小型化でき、その分コストダウンできる。特
に、この減速装置を、自動車用の電動パワーステアリン
グ装置に用いた場合には、その小型化の故に、狭いスペ
ース内にも設置可能になるという、メリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の減速装置を使用した、電動パワーステ
アリング装置の断面図である。

【図２】実施例の減速装置の原理図である。

【図３】従来例の減速装置を使用した、電動パワーステ
アリング装置の断面図である。

【図４】従来の減速装置の原理図である。

【符号の説明】

１ケーシング２電動モーター３スクリューシャフト４中空出力シャフト９第１太陽ギヤ１０第１遊星ギヤ１０ａ軸１２第１リングギヤＣリングギヤ回転機構１３第２太陽ギヤ１４第２遊星ギヤ１４ａ軸１５第２キャリア１６第２リングギヤＤ遊星歯車減速機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動モーターと、この電動モーターの中
空出力シャフトと、この中空出力シャフトを貫通させた
スクリューシャフトと、この中空出力シャフトに設けた
第１太陽ギヤと、この第１太陽ギヤの外周であってケー
シング内に回転自在に組み込まれ、第１太陽ギヤ中心と
同じギヤ中心の第１リングギヤと、これら両ギヤ間にあ
って、両ギヤにかみ合う第１遊星ギヤと、ケーシングに
固定された第１遊星ギヤの軸とでリングギヤ回転機構を
構成し、中空出力シャフトに設けた第２太陽ギヤと、こ
の第２太陽ギヤの外周にあってケーシング内に回転自在
に組み込まれ、第２太陽ギヤ中心と同じギヤ中心の第２
リングギヤと、これら両ギヤ間にあって、両ギヤにかみ
合う第２遊星ギヤと、この第２遊星ギヤの軸と、ケーシ
ング内に回転自在に組み込まれ、第２遊星ギヤの軸を固
定したキャリアとで遊星歯車減速機構を構成し、遊星歯
車減速機構のキャリアと上記スクリューシャフトとをネ
ジ結合させつつ、上記第１リングギヤと第２リングギヤ
とを連結して、これら両リングギヤを一体回転させる構
成にしたことを特徴とする減速装置。