特開 2023-109318 操舵反力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023109318

(43)【公開日】2023-08-08

(54)【発明の名称】操舵反力装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 5/04 20060101AFI20230801BHJP

   F16H 1/16 20060101ALI20230801BHJP

   F16H 55/06 20060101ALI20230801BHJP

【ＦＩ】

B62D5/04

F16H1/16 Z

F16H55/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022010759

(22)【出願日】2022-01-27

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田口 雄一郎

【テーマコード（参考）】

3D333

3J009

3J030

【Ｆターム（参考）】

3D333CB02

3D333CB29

3D333CB46

3D333CC14

3D333CC33

3D333CD05

3D333CD08

3D333CD11

3D333CD12

3D333CD16

3D333CD21

3D333CD23

3D333CD37

3D333CE04

3D333CE12

3D333CE53

3J009DA17

3J009EA06

3J009EA19

3J009EA23

3J009EA32

3J009EA43

3J009EB06

3J009EB23

3J009FA08

3J009FA14

3J030BA03

3J030BC01

3J030BC08

(57)【要約】

【課題】重量がより低減される、ウォームホイールを備える操舵反力装置を提供すること。
【解決手段】操舵反力装置は、モータと減速機構とを備える。減速機構は、操舵軸に取り付けられ外周に複数のホイール歯部を有するウォームホイールと、モータによって回転するウォームシャフトと、を有する。ウォームホイールは、金属製の芯金と、芯金の外周側に設けられるホイール歯部と、を有する。芯金の外周は、中心軸の軸回りの周方向に沿って延びる円筒部と、径方向外側に突出する少なくとも１つの突起部と、を有する。ホイール歯部は、円筒部の外周側に設けられ、且つ、樹脂で形成される第１歯と、突起部と突起部の外周に形成される樹脂層とで形成される第２歯と、有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

転舵用のラック軸と機械的に非連結としたステアリングホイールで操舵を行う場合に、当該ステアリングホイールに与える操舵反力を発生させる操舵反力装置であって、
前記操舵反力の発生源となるモータと、
前記モータに接続され、且つ、前記モータの出力を反力トルクとして前記ステアリングホイールの操舵軸に伝える減速機構と、を備え、
前記減速機構は、
前記操舵軸に取り付けられ、中心軸の軸回りに回転可能で、且つ、外周に複数のホイール歯部を有するウォームホイールと、
前記ホイール歯部に噛み合うシャフト歯部を有し、且つ、前記モータによって回転するウォームシャフトと、を有し、
前記ウォームホイールは、金属製の芯金と、当該芯金の外周側に設けられる前記ホイール歯部と、を有し、
前記芯金の外周は、
前記中心軸の軸回りの周方向に沿って延びる円筒部と、
径方向外側に突出する少なくとも１つの突起部と、を有し、
前記ホイール歯部は、
前記円筒部の外周側に設けられ、且つ、樹脂で形成される第１歯と、
前記突起部と当該突起部の外周に形成される樹脂層とで形成される第２歯と、有する、
操舵反力装置。

【請求項2】

前記ホイール歯部は、
複数の前記第２歯が前記周方向に隣接する第２歯群を有する、
請求項１に記載の操舵反力装置。

【請求項3】

前記第２歯群は複数設けられ、
当該複数の前記第２歯群は、前記周方向に沿って離隔して配置され、且つ、前記周方向で隣接する２つの前記第２歯群の間には少なくとも１つの前記第１歯が設けられる、
請求項２に記載の操舵反力装置。

【請求項4】

前記ウォームホイールを収容する筐体における、前記ホイール歯部の外周に対向する位置に取り付けられ、且つ、前記第２歯の周方向位置を検出する検出センサを更に備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の操舵反力装置。

【請求項5】

前記検出センサは、ホール素子を有する磁気感応式センサである、
請求項４に記載の操舵反力装置。

【請求項6】

ストッパー機構を備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の操舵反力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、操舵反力装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ステアバイワイヤ式操舵装置においては、ステアリングホイールと転舵輪とが機械的に非連結となる。この構成においては、操舵反力が、転舵輪を含む転舵機構からステアリングホイールに伝達されない。このため、ステアリングホイールに連結される操舵軸に操舵反力装置を設け、ステアリングホイールの操舵方向とは逆方向の反力をこのステアリングホイールに付与し、運転者に自然なステアリング操作感を与えるようにしている。

【0003】

操舵反力装置は、例えば、モータと減速機構とを備え、モータで発生する操舵反力は、減速機構を介して操舵軸に伝達される。減速機構は、例えば、ウォームシャフトおよびウォームホイールを有し、ウォームシャフトのシャフト歯がウォームホイールのホイール歯に噛み合うことにより、モータの回転がウォームシャフトを介してウォームホイールに伝達される。

【0004】

ここで、従来、ウォームホイールは金属製であるが、近年はバックラッシュによるラトル音の低減等を目的として、ウォームホイールのホイール歯の外周に樹脂層を形成する場合がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のウォームホイールは、金属製の芯金と、芯金の外周全体に形成した樹脂層と、を有する。具体的には、芯金の外周には、径方向外側に突出する複数の突起部が全周に亘ってホイール歯と同数設けられる。樹脂層は、複数の突起部の全ての外周に形成される。即ち、全てのホイール歯は、金属製の突起部を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２－２１９８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ウォームホイールを備える操舵反力装置の重量をより低減することが望まれている。

【0007】

本開示は、前述の課題に鑑みてなされたものであって、重量がより低減される、ウォームホイールを備える操舵反力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】

【0008】

前記の目的を達成するため、一態様に係る操舵反力装置は、転舵用のラック軸と機械的に非連結としたステアリングホイールで操舵を行う場合に、当該ステアリングホイールに与える操舵反力を発生させる操舵反力装置であって、前記操舵反力の発生源となるモータと、前記モータに接続され、且つ、前記モータの出力を反力トルクとして前記ステアリングホイールの操舵軸に伝える減速機構と、を備え、前記減速機構は、前記操舵軸に取り付けられ、中心軸の軸回りに回転可能で、且つ、外周に複数のホイール歯部を有するウォームホイールと、前記ホイール歯部に噛み合うシャフト歯部を有し、且つ、前記モータによって回転するウォームシャフトと、を有し、前記ウォームホイールは、金属製の芯金と、当該芯金の外周側に設けられる前記ホイール歯部と、を有し、前記芯金の外周は、前記中心軸の軸回りの周方向に沿って延びる円筒部と、径方向外側に突出する少なくとも１つの突起部と、を有し、前記ホイール歯部は、前記円筒部の外周側に設けられ、且つ、樹脂で形成される第１歯と、前記突起部と当該突起部の外周に形成される樹脂層とで形成される第２歯と、有する。

【0009】

ステアバイワイヤ式操舵装置においては、ステアリングホイールの操舵方向とは逆方向の操舵反力をステアリングホイールに付与するために、ステアリングホイールに連結される操舵軸に操舵反力装置を設ける。操舵反力装置は、モータと減速機構とを備え、減速機構は、ウォームシャフトおよびウォームホイールを有する。

【0010】

操舵装置では、転舵輪の転舵角度の限界域をドライバーに伝えるためのストッパー機構を設ける必要がある。ステアリングホイールと転舵輪とが機械的に連結される車両においては、例えば転舵用のラック軸にストッパー機構を設けるが、ステアバイワイヤ式操舵装置が設けられる車両においては、操舵反力装置側にストッパー機構を設ける必要がある。例えば、ストッパー機構は、モータの出力を用いる。即ち、転舵輪の転舵角度の限界域で操舵反力装置のモータの回転を止めるストッパー機構により、ウォームシャフト、ウォームホイールおよび操舵軸を介してステアリングホイールの回転を阻止する。ストッパー機構は、例えば、端当て位置をドライバーに認知させたり、ステアリングホイールに接続されるハーネスエアバッグ用ハーネスの回転過多による断線を防止させたりするため、一定角度以上のステアリングホイールの回転を阻止するために設けられる。

【0011】

ここで、ウォームシャフトのシャフト歯部がウォームホイールのホイール歯部と噛み合い、シャフト歯部の回転によってホイール歯部およびウォームホイールが回転する。また、ストッパー機構の作動時にウォームホイールの回転が停止する場合、ホイール歯部のうち、シャフト歯部に噛み合う噛み合い部分に大きな荷重が入力される。

【0012】

前述したように、特許文献１のウォームホイールは、金属製の芯金と、芯金の外周全体に形成した樹脂層と、を有する。具体的には、芯金の外周には、径方向外側に突出する複数の突起部が全周に亘ってホイール歯と同数設けられ、樹脂層は、複数の突起部の全ての外周に形成される。即ち、全てのホイール歯は、金属製の突起部を有するため、重量が大きい。

【0013】

これに対して、本開示に係るホイール歯部においては、一部が、金属製の突起部を有する第２歯であり、その他は、樹脂製の第１歯である。第２歯は第１歯よりも重量が小さい。従って、ストッパー機構の作動時にウォームホイールの回転が停止する位相（周方向位置）が予め決まっている場合は、ホイール歯部のうち、シャフト歯部に噛み合う噛み合い部分に第２歯を配置することにより、金属製の突起部の数がより少なくなりウォームホイールおよび操舵反力装置の重量がより低減される。なお、本開示に係るウォームホイールは、特許文献１のウォームホイールに対して、例えば、１０％以上２０％以下の重量軽減を図ることが可能となる。

【0014】

望ましい態様として、前記ホイール歯部は、複数の前記第２歯が前記周方向に隣接する第２歯群を有する。従って、第２歯が１つの場合よりも、ホイール歯部の剛性が向上し、ホイール歯部とシャフト歯部との噛み合い力が向上し、ひいては、ストッパー機構によるステアリングホイールの回転阻止をより確実に行うことができる。

【0015】

望ましい態様として、前記第２歯群は複数設けられ、当該複数の前記第２歯群は、前記周方向に沿って離隔して配置され、且つ、前記周方向で隣接する２つの前記第２歯群の間には少なくとも１つの前記第１歯が設けられる。

【0016】

これによれば、ストッパー機構の作動時にウォームホイールの回転が停止する位相（周方向位置）が複数の場合に対応可能となる。即ち、例えば、ウォームホイールの回転が停止する位相（周方向位置）を初期に設定した位相から別の位相に変えたい場合や車種の異なる車両に同じ構成のウォームホイールを搭載する場合などのニーズに対応可能となる。

【0017】

望ましい態様として、前記ウォームホイールを収容する筐体における、前記ホイール歯部の外周に対向する位置に取り付けられ、且つ、前記第２歯の周方向位置を検出する検出センサを更に備える。

【0018】

転舵輪の転舵角度の限界域においてストッパー機構を作動させたときに、第２歯群は、ウォームシャフトのシャフト歯部と噛み合う噛み合い部分に配置される。そのために、例えば、ハウジングの一部などに、操舵軸の回転角を検出する絶対角度センサを設けておき、通常時は、当該絶対角度センサでステアリングホイールの絶対角度を検出し、ステアリングホイールの位相（回転角）が所定域にきたときに、第２歯群を噛み合い部分に位置させる。

【0019】

ここで、検出センサで、金属製の突起部を有する第２歯の位相を検出し、絶対角度センサと第２歯の位相（周方向位置）とを予め調整（キャリブレーション）しておくことにより、仮に、絶対角度センサが故障した際にも検出センサで、ウォームホイールの回転数からステアリングホイールの回転角度を推定することができる。

【0020】

望ましい態様として、前記検出センサは、ホール素子を有する磁気感応式センサであるため、簡単な構造で、第２歯群の周方向位置を検出することができる。

【0021】

望ましい態様として、操舵装置は、ストッパー機構を備える。例えば、ストッパー機構は、モータの出力を用いる。即ち、ストッパー機構によって、転舵輪の転舵角度の限界域で操舵反力装置のモータの回転を止める。これにより、ウォームシャフト、ウォームホイールおよび操舵軸を介してステアリングホイールの回転を阻止する。ストッパー機構は、例えば、端当て位置をドライバーに認知させたり、ステアリングホイールに接続されるハーネスエアバッグ用ハーネスの回転過多による断線を防止させたりするため、一定角度以上のステアリングホイールの回転を阻止する。

【発明の効果】

【0022】

本開示によれば、重量がより低減される、ウォームホイールを備える操舵反力装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、第１実施形態の電動パワーステアリング装置の全体構成の模式図である。

【図2】図２は、第１実施形態の操舵ユニットを模式的に示す斜視図である。

【図3】図３は、図２の側面図である。

【図4】図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線による断面図である。

【図5】図５は、図３のＶ－Ｖ線による断面図である。

【図6】図６は、第１実施形態のウォームホイールを模式的に示す斜視図である。

【図7】図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線による断面図である。

【図8】図８は、第１実施形態のウォームホイールを模式的に示す、一部が断面の斜視図である。

【図9】図９は、図７のＩＸ－ＩＸ線による断面図である。

【図10】図１０は、第１実施形態のウォームホイールに含まれる芯金を模式的に示す斜視図である。

【図11】図１１は、図１０の正面図である。

【図12】図１２は、第２実施形態のウォームホイールに含まれる芯金を模式的に示す正面図である。

【図13】図１３は、第２実施形態のウォームホイールを模式的に示す断面図である。

【図14】図１４は、第３実施形態の操舵反力装置の模式的な断面図であり、第１実施形態の図５に対応する図である。

【図15】図１５は、図１４の一部を拡大した図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、同一構造の部位には同一符号を付けて、説明を省略する。なお、三次元座標において、Ｘ方向は車体の前後方向、Ｙ方向は車幅方向、Ｚ方向は上下方向を示す。さらに、Ｘ１側は、第１ステアリングシャフトの入力軸側を示し、Ｘ２側は出力軸側を示す。Ｙ１側は、車幅方向の右側を示し、Ｙ２側は、左側を示す。Ｚ１側は、上側を示し、Ｚ２側は、下側を示す。

【0025】

［第１実施形態］
以下に、第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態の電動パワーステアリング装置の全体構成の模式図である。図２は、第１実施形態の操舵ユニットを模式的に示す斜視図である。図３は、図２の側面図である。図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線による断面図である。図５は、図３のＶ－Ｖ線による断面図である。

【0026】

図１に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、操舵ユニット７と、制御装置（ＥＣＵ）７０と、転蛇ユニット８０と、を備える。

【0027】

操舵ユニット７においては、ステアリングホイール１０を操舵する際に、ステアリングホイール１０の操舵方向とは逆方向の操舵反力をステアリングホイール１０に付与するために操舵反力装置１１０が設けられる。制御装置（ＥＣＵ）７０は、動作情報に基づいて、車両の走行状態に応じた反力トルクを演算し、当該反力トルクに基づいて操舵反力装置１１０のモータ２７へ供給する電力値を調節し、当該電力値に応じてモータ２７が動作することにより、操作者には、ステアリングホイール１０の操舵反力が伝達される。また、制御装置（ＥＣＵ）７０は、動作情報に基づいて電流指令値の演算を行い、転蛇ユニット８０の転舵用モータ８１に供給する電流を制御する。転蛇ユニット８０においては、転舵用モータ８１に連結される各種ギヤを介して転舵輪８２が転舵する。以下、電動パワーステアリング装置１００におけるそれぞれの構成を詳細に説明する。

【0028】

操舵ユニット７は、図１から図４に示すように、ステアリングホイール１０と、操舵軸１と、ハウジング２と、操舵反力装置１１０と、を備える。

【0029】

図４に示すように、操舵軸１は、Ｘ方向（軸方向）に延びる。操舵軸１は、第１シャフト１１と、第２シャフト１２と、第３シャフト１３と、トーションバー１４と、を有する。

【0030】

図４に示すように、第１シャフト１１におけるＸ１側の端部１１ａには、ステアリングホイール１０が回転可能に連結される。第１シャフト１１におけるＸ２側の端部１１ｃは、第２シャフト１２におけるＸ１側の端部１２ａとスプライン嵌合する。第１シャフト１１における本体部１１ｂは、端部１１ａと端部１１ｃとを連結する。

【0031】

図４に示すように、第２シャフト１２におけるＸ２側の端部１２ｄには、嵌合孔１２ｅが設けられる。嵌合孔１２ｅには、トーションバー１４のＸ１側の端部１４ｃが嵌合される。第２シャフト１２における本体部１２ｃは、端部１２ａと端部１２ｄとを連結する。

【0032】

図４に示すように、第３シャフト１３におけるＸ１側の端部１３ａには、第２シャフト１２におけるＸ２側の先端１２ｆが嵌合される。第３シャフト１３におけるＸ２側の端部１３ｃには、トーションバー１４のＸ２側の端部１４ａが嵌合される。第３シャフト１３における本体部１３ｂは、端部１３ａと端部１３ｃを連結する。なお、トーションバー１４の本体部１４ｂは、Ｘ１側の端部１４ｃとＸ２側の端部１４ａとを連結する。

【0033】

また、図４に示すように、第１シャフト１１は、軸受１５を介して第１ハウジング２１に回転可能に支持される。第３シャフト１３のＸ１側の端部１３ａの外周と第３ハウジング２３の内周との間には軸受１６が設けられる。第３シャフト１３の本体部１３ｂの外周と第４ハウジング２４のＸ２側の端部の内周との間には軸受１７が設けられる。従って、第３シャフト１３は、軸受１６を介して第３ハウジング２３に回転可能に支持され、軸受１７を介して第４ハウジング２４に回転可能に支持される。以上により、操舵軸１は、後述するハウジング２に回転可能に支持される。

【0034】

図４に示すように、ハウジング２は、第１ハウジング２１と、第２ハウジング２２と、第３ハウジング２３と、第４ハウジング２４と、を備える。第１ハウジング２１、第２ハウジング２２、第３ハウジング２３および第４ハウジング２４は、これらの順に沿ってＸ１側からＸ２側に並んで配置される。

【0035】

図４に示すように、第１ハウジング２１は、第１シャフト１１および第２シャフト１２の外周側に配置される。第１ハウジング２１におけるＸ２側の端部には、フランジ２１ａが設けられる。フランジ２１ａ、第２ハウジング２２、第３ハウジング２３および第４ハウジング２４には、Ｘ方向に貫通する貫通孔が設けられ、当該貫通孔にボルトＢＬが挿入される。また、ボルトＢＬの端部には、雄ねじ部ＢＬａが形成され、第４ハウジング２４には雌ねじ部が形成される。ボルトＢＬの雄ねじ部ＢＬａが第４ハウジング２４の雌ねじ部に噛みこむことにより、ボルトＢＬが、フランジ２１ａ、第２ハウジング２２、第３ハウジング２３および第４ハウジング２４に締結される。

【0036】

図５に示すように、第４ハウジング２４は、ウォームホイール収容部２４３と、ウォームシャフト収容部２４４と、フランジ部２４５と、を備える。

【0037】

図５に示すように、ウォームホイール収容部２４３は、Ｚ１側に向けて突出し断面円弧状に形成される。ウォームホイール収容部２４３の内側にウォームホイール３００が収容される。ウォームホイール収容部２４３の外周には、フランジ部２４ｇ、２４ｈが径方向外側に向けて突出している。

【0038】

ウォームシャフト収容部２４４は、Ｙ方向に沿って延びる。ウォームシャフト収容部２４４には貫通孔２４ａが設けられ、ウォームシャフト収容部２４４の内側にウォームシャフト３２が収容される。ウォームシャフト収容部２４４には、Ｚ２側に突出するフランジ部２４ｆが設けられる。

【0039】

ウォームシャフト収容部２４４のＹ１側の端部２４２は、Ｙ１側が開口しており、当該開口には嵌合部材２４ｂが嵌合される。嵌合部材２４ｂのＹ２側には、軸受２６が配置される。軸受２６は、例えば、転がり軸受である。なお、ウォームシャフト収容部２４４の端部２４２のＹ１側には、フランジ部２４５が配置される。

【0040】

ウォームシャフト収容部２４４のＹ２側の端部２４１の内側には、嵌合部材２４ｄが嵌合される。嵌合部材２４ｄの内周には、軸受２５が設けられる。軸受２５は、例えば、すべり軸受である。また、ウォームシャフト収容部２４４のＹ２側の端部２４１は、Ｙ２側が開口しており、当該開口には蓋部２４ｅが嵌合される。図２および図３に示すように、蓋部２４ｅは２つのボルトＢＬで締結される。

【0041】

次に、操舵反力装置１１０について説明する。図５に示すように、操舵反力装置１１０は、モータ２７と減速機構３とを備え、減速機構３は、ウォームホイール３００とウォームシャフト３２とを有する。なお、操舵反力は、例えば、１００Ｎｍ以上のトルクが想定される。

【0042】

モータ２７は、操舵反力の発生源となる。即ち、モータ２７の出力が反力トルクとなり、当該反力トルクが減速機構３を介してステアリングホイール１０の操舵軸１に伝達される。図５に示すように、モータ２７の前面部２７ａは、第４ハウジング２４のフランジ部２４５に設けた凹部２４５ａに嵌まる。モータ２７には図示しない出力軸が設けられ、当該出力軸がウォームシャフト３２の突出部３２ｅに接続される。

【0043】

図５に示すように、ウォームシャフト３２は、シャフト歯部３２ｂと、軸部３２ａ、３２ｄと、拡径部３２ｃと、突出部３２ｅと、を備える。

【0044】

図５に示すように、シャフト歯部３２ｂにおいては、Ｙ方向に沿って複数の歯が並ぶ。シャフト歯部３２ｂは、ウォームホイール３００のホイール歯部３４０に噛み合う。軸部３２ａは、シャフト歯部３２ｂのＹ２側に設けられる。軸部３２ａは、軸受２５を介して嵌合部材２４ｄに回転可能に支持される。拡径部３２ｃは、シャフト歯部３２ｂのＹ１側に隣接して設けられる。拡径部３２ｃの外周面は、Ｙ１側に向かうに従って径が大きくなる傾斜面である。拡径部３２ｃのＹ１側には、軸部３２ｄが設けられる。軸部３２ｄは、軸受２６を介して端部２４２に回転可能に支持される。なお、嵌合部材２４ｂには、Ｙ２側に凹部２４ｃが形成され、凹部２４ｃの内側に突出部３２ｅが配置される。

【0045】

図５に示すように、ウォームホイール３００の内周には、第３シャフト１３が嵌合されている。以下、ウォームホイール３００の構成について説明する。図６は、第１実施形態のウォームホイールを模式的に示す斜視図である。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線による断面図である。図８は、第１実施形態のウォームホイールを模式的に示す、一部が断面の斜視図である。図９は、図７のＩＸ－ＩＸ線による断面図である。図１０は、第１実施形態のウォームホイールに含まれる芯金を模式的に示す斜視図である。図１１は、図１０の正面図である。

【0046】

図６から図９に示すように、ウォームホイール３００は、芯金３１０と、ホイール歯部３４０と、を備える。ウォームホイール３００は、中心軸ＡＸの軸回りの周方向に沿って円環状に延びる円環部材である。芯金３１０は、金属製である。芯金３１０は、内周部３２０と、外周部３３０と、を有する。内周部３２０および外周部３３０のそれぞれは、例えば、複数の低炭素鋼板などを打ち抜き加工して成形される。なお、内周部３２０と外周部３３０は一体でも良い。

【0047】

図８および図９に示すように、内周部３２０は、内周３２１、外周３２２および側面３２３、３２４を有する。内周３２１には、第３シャフト１３が嵌合する。側面３２３は、内周部３２０におけるＸ２側に設けられ、側面３２４は、内周部３２０におけるＸ１側に設けられる。側面３２３には、Ｘ２側に凸の突設部３２５が形成され、側面３２４には、Ｘ１側に凸の突設部３２６が形成される。外周３２２および内周３２１は、中心軸ＡＸの軸回りの周方向に沿って円環状に延びる。

【0048】

図８および図９に示すように、外周部３３０は、内周部３２０の外周側に設けられる。外周部３３０は、内周部３２０に固定されている。外周部３３０は、内周３３１、外周３３２および側面３３３、３３４を有する。内周３３１は、内周部３２０の外周３２２に接する。内周３３１は、内周部３２０の外周３２２に固定される。側面３３３は、側面３２３と面一である。側面３３４は、側面３２４と面一である。

【0049】

図１０および図１１に示すように、外周部３３０における外周３３２は、円筒部３３２ａと、突起部４と、を有する。

【0050】

図１０および図１１に示すように、円筒部３３２ａは、中心軸ＡＸの軸回りの周方向に沿って延びる。円筒部３３２ａは、平滑な円筒面である。突起部４は、２つの突起部４１、４２を有する。突起部４１は、側面４１ａ、４１ｂ、頂面４１ｃおよび底部４１ｄを有する。突起部４２は、側面４２ａ、４２ｂおよび頂面４２ｃを有する。

【0051】

図１０および図１１に示すように、側面４１ａ、４１ｂは、突起部４１における周方向の一方側および他方側に設けられる。頂面４１ｃは、側面４１ａ、４１ｂにおける径方向外側端同士を周方向に連結する。側面４２ａ、４２ｂは、突起部４２における周方向の一方側および他方側に設けられる。頂面４２ｃは、側面４２ａ、４２ｂにおける径方向外側端同士を周方向に連結する。

【0052】

図７および図８に示すように、ホイール歯部３４０は、第１歯３４１と第２歯群３４２とを備える。第１歯３４１は、円筒部３３２ａの外周側に設けられる。第１歯３４１は、、樹脂で形成される。第２歯群３４２は、第２歯３４２Ａおよび第２歯３４２Ｂを有する。第２歯３４２Ａおよび第２歯３４２Ｂのそれぞれは、突起部４と突起部４の外周に設けられる樹脂層４０とで形成される。即ち、図１０および図１１で説明した突起部４１の側面４１ａ、４１ｂ、頂面４１ｃおよび底部４１ｄの外周側に、図６から図８に示す樹脂層４０が形成される。よって、突起部４１と突起部４１の外周側の樹脂層４０とによって第２歯３４２Ａが形成される。同様に、突起部４２と突起部４２の外周側の樹脂層４０とによって第２歯３４２Ｂが形成される。換言すると、突起部４１と突起部４２の径方向外側が樹脂層４０で覆われており、ウォームホイールの第２歯群３４２の歯先は、金属製の突起部４１、４２と樹脂層４０とで構成されている。なお、図７に示すように、ホイール歯部３４０におけるそれぞれの歯３４７は、歯先３４４と、歯面（歯の側面）３４５と、歯底３４６と、を備える。歯先３４４は、端部３４４ａ、３４４ｂと中央部３４４ｃとを有する。歯先３４４における軸方向の両端に端部３４４ａ、３４４ｂが設けられ、端部３４４ａと端部３４４ｂとの間に中央部３４４ｃが設けられる。

【0053】

また、図６および図７に示すように、ホイール歯部３４０は、第２歯群３４２を有する。第２歯群３４２は、複数の第２歯が周方向に隣接して形成される。本実施形態においては、ホイール歯部３４０を構成する複数の歯３４７のうち、第２歯３４２Ａと第２歯３４２Ｂとによって第２歯群３４２が形成される。

【0054】

なお、図８に示すように、ホイール歯部３４０は、側面３４８、３４９を有する。側面３４８は、芯金３１０の側面３３３と面一である。側面３４９は、芯金３１０の側面３３４と面一である。ホイール歯部３４０は、はすば歯車（ヘリカルギヤ）である。

【0055】

また、本実施形態に係るステアバイワイヤ式操舵装置が設けられる車両においては、操舵反力装置１１０にストッパー機構を設ける。例えば、ストッパー機構は、モータ２７の出力を用いる。即ち、ストッパー機構によって、転舵輪の転舵角度の限界域で操舵反力装置１１０のモータ２７の回転を止める。これにより、ウォームシャフト３２、ウォームホイール３００および操舵軸１を介してステアリングホイール１０の回転を阻止する。ストッパー機構は、例えば、端当て位置をドライバーに認知させたり、ステアリングホイール１０に接続されるハーネスエアバッグ用ハーネスの回転過多による断線を防止させたりするため、一定角度以上のステアリングホイール１０の回転を阻止する。

【0056】

以上説明したように、本実施形態に係る操舵反力装置１１０は、転舵用のラック軸と機械的に非連結としたステアリングホイール１０で操舵を行う場合に、ステアリングホイール１０に与える操舵反力を発生させる。操舵反力装置１１０は、操舵反力の発生源となるモータ２７と、モータ２７に接続され、且つ、モータ２７の出力を反力トルクとしてステアリングホイール１０の操舵軸１に伝える減速機構３と、を備える。減速機構３は、操舵軸１に取り付けられ、中心軸ＡＸの軸回りに回転可能で、且つ、外周に複数のホイール歯部３４０を有するウォームホイール３００と、ホイール歯部３４０に噛み合うシャフト歯部３２ｂを有し、且つ、モータ２７によって回転するウォームシャフト３２と、を有する。ウォームホイール３００は、金属製の芯金３１０と、芯金３１０の外周側に設けられるホイール歯部３４０と、を有し、芯金３１０の外周は、中心軸ＡＸの軸回りの周方向に沿って延びる円筒部３３２ａと、径方向外側に突出する少なくとも１つの突起部４１，４２と、を有する。ホイール歯部３４０は、円筒部３３２ａの外周側に設けられ、且つ、樹脂で形成される第１歯３４１と、突起部４１，４２と突起部４１，４２の外周に形成される樹脂層４０とで形成される第２歯３４２Ａ、３４２Ｂと、有する。なお、上記の記載および特許請求の範囲における「少なくとも１つの突起部」は、突起部が１つ（突起部４１か突起部４２のどちらか１つ）以上あることを指している。本実施形態では、突起部が２つあることを意味する。

【0057】

ステアバイワイヤ式操舵装置においては、ステアリングホイール１０の操舵方向とは逆方向の操舵反力をステアリングホイール１０に付与するために、ステアリングホイール１０に連結される操舵軸１に操舵反力装置１１０を設ける。操舵反力装置１１０は、モータ２７と減速機構３とを備え、減速機構３は、ウォームシャフト３２およびウォームホイール３００を有する。

【0058】

転舵輪の転舵角度の限界域をドライバーに伝えるためのストッパー機構を設ける必要がある。ステアリングホイールと転舵輪とが機械的に連結される車両においては、例えば転舵用のラック軸にストッパー機構を設けていたが、ステアバイワイヤ式操舵装置が設けられる車両においては、操舵反力装置１１０にストッパー機構を設ける必要がある。例えば、ストッパー機構は、モータ２７の出力を用いる。即ち、ストッパー機構によって、転舵輪の転舵角度の限界域で操舵反力装置１１０のモータ２７の回転を止めることにより、ウォームシャフト３２、ウォームホイール３００および操舵軸１を介してステアリングホイール１０の回転を阻止する。ストッパー機構は、例えば、端当て位置をドライバーに認知させたり、ステアリングホイール１０に接続されるハーネスエアバッグ用ハーネスの回転過多による断線を防止させたりするため、一定角度以上のステアリングホイール１０の回転を阻止するために設けられる。

【0059】

ここで、ウォームシャフト３２のシャフト歯部３２ｂがウォームホイール３００のホイール歯部３４０と噛み合い、シャフト歯部３２ｂの回転によってホイール歯部３４０およびウォームホイール３００が回転する。また、ストッパー機構の作動時にウォームホイール３００の回転が停止する場合、ホイール歯部３４０のうち、シャフト歯部３２ｂに噛み合う噛み合い部分に大きな荷重が入力される。

【0060】

前述したように、特許文献１のウォームホイールは、金属製の芯金と、芯金の外周全体に形成した樹脂層と、を有する。具体的には、芯金の外周には、径方向外側に突出する複数の突起部が全周に亘ってホイール歯と同数設けられ、樹脂層は、複数の突起部の全ての外周に形成される。即ち、全てのホイール歯は、金属製の突起部を有するため、重量が大きい。

【0061】

これに対して、本実施形態に係るホイール歯部３４０においては、一部が、金属製の突起部４１，４２を有する第２歯３４２Ａ、３４２Ｂであり、その他は、樹脂製の第１歯３４１である。第２歯３４２Ａ、３４２Ｂは第１歯３４１よりも重量が小さい。従って、ストッパー機構の作動時にウォームホイール３００の回転が停止する位相（周方向位置）が予め決まっている場合は、ホイール歯部３４０のうち、シャフト歯部３２ｂに噛み合う噛み合い部分に第２歯３４２Ａ、３４２Ｂを配置しておくことにより、ウォームホイール３００および操舵反力装置１１０の重量がより低減される。なお、本実施形態に係るウォームホイール３００は、特許文献１のウォームホイールに対して、例えば、１０％以上２０％以下の重量軽減を図ることが可能となる。

【0062】

また、ホイール歯部３４０は、複数の第２歯３４２Ａ、３４２Ｂが周方向に隣接する第２歯群３４２を有する。従って、第２歯が１つの場合よりも、ホイール歯部３４０の剛性が向上し、ホイール歯部３４０とシャフト歯部３２ｂとの噛み合い力が向上し、ひいては、ストッパー機構によるステアリングホイール１０の回転阻止がより確実になる。

【0063】

なお、第１実施形態では、第２歯群３４２を１つに設定することにより、モータ２７の停止に伴うステアリングホイール１０の回転が阻止される際の回転角度（位相）が、例えば３６０度の倍数となる。

【0064】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図１２は、第２実施形態のウォームホイールに含まれる芯金を模式的に示す正面図である。図１３は、第２実施形態のウォームホイールを模式的に示す断面図である。第２実施形態は、第１実施形態に対して、第２歯群が複数設けられ態様が異なる。以下、具体的に説明する。

【0065】

図１２に示すように、芯金３１０Ａにおいては、２つの突起部（突起部４および突起部５）が周方向に離隔して配置される。即ち、第２実施形態に係る突起部５は、突起部５１、５２を有する。突起部５１は、側面５１ａ、５１ｂ、頂面５１ｃおよび底部５１ｄを有する。突起部５２は、側面５２ａ、５２ｂおよび頂面５２ｃを有する。

【0066】

図１３に示すウォームホイール３００Ａにおいて、ホイール歯部３４０Ａは、２つの第２歯群（第２歯群３４２および第２歯群３４３）を有する。第２歯群３４３は、複数の第２歯が周方向に隣接して形成される。本実施形態においては、ホイール歯部３４０を構成する複数の歯３４７のうち、第２歯３４３Ａと第２歯３４３Ｂとによって第２歯群３４３が形成される。第２歯３４３Ａと第２歯３４３Ｂとは、周方向に隣接する。突起部５１と突起部５１の外周側の樹脂層４０とによって第２歯３４２Ａが形成される。同様に、突起部５２と突起部５２の外周側の樹脂層４０とによって第２歯３４３Ｂが形成される。また、２つの第２歯群（第２歯群３４２および第２歯群３４３）の間には第１歯３４１が設けられる。

【0067】

以上説明したように、第２歯群３４２、３４３は２つ（複数）設けられ、２つ（複数）の第２歯群３４２、３４３は、周方向に沿って離隔して配置され、且つ、周方向で隣接する２つの第２歯群３４２の間には少なくとも１つの第１歯３４１が設けられる。

【0068】

これによれば、ストッパー機構の作動時にウォームホイールの回転が停止する位相（周方向位置）が複数の場合に対応可能となる。即ち、例えば、ウォームホイールの回転が停止する位相（周方向位置）を初期に設定した位相から別の位相に変えたい場合や車種の異なる車両に同じ構成のウォームホイールを搭載する場合などのニーズに対応可能となる。なお、第１実施形態では、第２歯群３４２を１つに設定することにより、モータ２７の停止に伴うステアリングホイール１０の回転が阻止される際の回転角度（位相）が、例えば３６０度の倍数となる。これに対して、第２実施形態では、第２歯群（第２歯群３４２および第２歯群３４３）が２つになるため、モータ２７の停止に伴うステアリングホイール１０の回転が阻止される際の回転角度（位相）が、例えば３６０度の倍数以外であっても対応可能となる。

【0069】

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図１４は、第３実施形態の操舵反力装置の模式的な断面図であり、第１実施形態の図５に対応する図である。図１５は、図１４の一部を拡大した図である。

【0070】

図１４および図１５に示す操舵反力装置１１０Ａにおいては、第４ハウジング（筐体）２４におけるウォームホイール収容部２４３には、検出センサ６が設けられる。具体的には、ウォームホイール収容部２４３の部位のうち、ホイール歯部３４０の外周に対向する位置に検出センサ６が取り付けられる。検出センサ６は、例えば、ホールＩＣ（ホール素子）を有する磁気感応式センサである。検出センサ６は、検出部６１と、磁石６２と、配線６３と、を有する。

【0071】

検出部６１は、例えば、ホールＩＣを有する。ホールＩＣは、磁石６２の磁界を検知して、信号を出力する。この信号値は、ウォームホイール３００が回転する際、検出部６１が樹脂製の第１歯３４１に対向する場合と、金属製の突起部４１を有する第２歯群３４２、３４３に対向する場合とで相違する。信号値は、配線６３を介して制御装置（ＥＣＵ）７０（図１参照）に伝達される。制御装置（ＥＣＵ）７０では、ホールＩＣの出力信号に基づき金属製の突起部を有する第２歯の位相を検出し、絶対角度センサと第２歯の位相（周方向位置）とを予め調整（キャリブレーション）しておくことにより、仮に、絶対角度センサが故障した際にも検出センサで、ウォームホイール３００の回転数からステアリングホイールの回転角度を推定することができる。なお、検出センサ６はホールＩＣ（ホール素子）を備えたもので説明したが、その他の磁気感応式のセンサであっても良い。

【0072】

以上説明したように、ウォームホイール３００を収容する第４ハウジング（筐体）２４における、ホイール歯部３４０の外周に対向する位置に取り付けられ、且つ、第２歯３４２Ａ、３４２Ｂの周方向位置を検出する検出センサ６を更に備える。

【0073】

転舵輪の転舵角度の限界域においてストッパー機構を作動させたときに、第２歯群３４２、３４３は、ウォームシャフト３２のシャフト歯部３２ｂと噛み合う噛み合い部分に配置される。そのために、例えば、ハウジング２の一部などに、操舵軸１の回転角を検出する絶対角度センサを設けておき、通常時は、当該絶対角度センサでステアリングホイール１０の絶対角度を検出する。即ち、絶対角度センサでステアリングホイール１０の絶対角度を検出しておき、転舵輪の転舵角度の限界域に対応する回転角度で、ステアリングホイール１０の回転を阻止する。

【0074】

ここで、第３実施形態によれば、検出センサ６で、金属製の突起部４１，４２を有する第２歯３４２Ａ、３４２Ｂの位相を検出し、絶対角度センサと第２歯３４２Ａ、３４２Ｂの位相（周方向位置）とを予め調整（キャリブレーション）しておくことにより、仮に、絶対角度センサが故障した際にも検出センサ６でステアリングホイール１０の絶対角度を再検出することができる。

【0075】

また、検出センサ６は、ホール素子を有する磁気感応式センサであるため、簡単な構造で、第２歯群３４２、３４３の周方向位置を検出することができる。

【0076】

上述した実施形態は、操舵反力装置１１０、１１０Ａにおける減速機構３のウォームホイール３００、３００Ａに適用したものであるが、操舵機構と転舵機構が機械的に接続された各種電動パワーステアリング装置（アシスト機構が操舵機構側に備わるコラム式や、アシスト機構が転舵機構側に備わるピニオン式、ラック式等）における減速機構のウォームホイールに適用しても良い。この場合、突起部は、転舵輪の転舵角度の限界域であるラックエンドの位相に設けられる。

【符号の説明】

【0077】

１ 操舵軸
２ ハウジング
３ 減速機構
４ 突起部
５ 突起部
６ 検出センサ
７ 操舵ユニット
１０ ステアリングホイール
１１ 第１シャフト
１１ａ 端部
１１ｂ 本体部
１１ｃ 端部
１２ 第２シャフト
１２ａ 端部
１２ｃ 本体部
１２ｄ 端部
１２ｅ 嵌合孔
１２ｆ 先端
１３ 第３シャフト
１３ａ 端部
１３ｂ 本体部
１３ｃ 端部
１４ トーションバー
１４ａ 端部
１４ｂ 本体部
１４ｃ 端部
１５ 軸受
１６ 軸受
１７ 軸受
２１ 第１ハウジング
２１ａ フランジ
２２ 第２ハウジング
２３ 第３ハウジング
２４ 第４ハウジング（筐体）
２４ａ 貫通孔
２４ｂ 嵌合部材
２４ｃ 凹部
２４ｄ 嵌合部材
２４ｅ 蓋部
２４ｆ、２４ｇ、２４ｈ フランジ部
２５、２６ 軸受
２７ モータ
２７ａ 前面部
３２ ウォームシャフト
３２ａ 軸部
３２ｂ シャフト歯部
３２ｃ 拡径部
３２ｄ 軸部
３２ｅ 突出部
４１ 突起部
４１ａ 側面
４１ｂ 側面
４１ｃ 頂面
４１ｄ 底部
４２ 突起部
４２ａ 側面
４２ｂ 側面
４２ｃ 頂面
５１ 突起部
５１ａ 側面
５１ｂ 側面
５１ｃ 頂面
５１ｄ 底部
５２ 突起部
５２ａ 側面
５２ｂ 側面
５２ｃ 頂面
６１ 検出部
６２ 磁石
６３ 配線
７０ 制御装置（ＥＣＵ）
８０ 転蛇ユニット
８１ 転舵用モータ
８２ 転舵輪
１００ 電動パワーステアリング装置
１１０、１１０Ａ 操舵反力装置
２４１、２４２ 端部
２４３ ウォームホイール収容部
２４４ ウォームシャフト収容部
２４５ フランジ部
２４５ａ 凹部
３００、３００Ａ ウォームホイール
３１０、３１０Ａ 芯金
３２０ 内周部
３２１ 内周
３２２ 外周
３２３ 側面
３２４ 側面
３２５ 突設部
３２６ 突設部
３３０ 外周部
３３１ 内周
３３２ 外周
３３２ａ 円筒部
３３３ 側面
３３４ 側面
３４０、３４０Ａ ホイール歯部
３４１ 第１歯
３４２ 第２歯群
３４２Ａ、３４２Ｂ 第２歯
３４３ 第２歯群
３４３Ａ、３４３Ｂ 第２歯
３４４ 歯先
３４４ａ、３４４ｂ 端部
３４４ｃ 中央部
３４５ 歯面（歯の側面）
３４６ 歯底
３４７ 歯
３４８、３４９ 側面
ＡＸ 中心軸
ＢＬ ボルト
ＢＬａ 雄ねじ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】