JP2007302197A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＶＧＲ（Variable Gear Ratio）システムを備える車両用操舵装置において、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比（伝達比）を変更する伝達比可変機構のモータと、伝達比可変機構の駆動に関連して操舵反力を補償するためのモータとは、ステアリングシャフトを挟んで対向して配置されており、これらのモータのハウジングがステアリングシャフトの径方向に張り出して装置が大型化していた。
【解決手段】伝達比可変機構８は、遊星ギヤ機構１７と、遊星ギヤ機構１７を駆動する遊星ギヤ機構用モータ１８とを含んでいる。また、伝達比可変機構８の動作に関連して操舵部材の操舵反力を補償するための反力補償用モータ２３が設けられている。反力補償用モータ２３および遊星ギヤ機構用モータ１８の双方が、ステアリングシャフト３と同軸に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比を変更可能な車両用操舵装置に関する。

上記の車両用操舵装置には、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比（伝達比）を変更することのできるシステムを搭載しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１では、ステアリングホイールに連結された第１シャフトと、車輪に連結された第２シャフトと、第１および第２シャフトを回転伝達可能に連結する遊星歯車機構とを備える構成が示されている。遊星歯車機構は、第１シャフトに固定された第１サンギヤと、第２シャフトに固定された第２サンギヤと、第１および第２シャフトの周囲に配置された複数のピニオンと、ピニオンを取り囲むリング部材とを有している。操舵部材の回転は、第１シャフト、第１サンギヤ、ピニオン、第２サンギヤ、第２シャフトの順に伝わり、最終的に車輪に伝わる。

遊星歯車機構における伝達比（第１サンギヤと第２サンギヤとの回転数の比）は、リング部材に第１モータからのトルクを付与することで変更可能となっている。具体的には、第１モータの出力は、第１モータの出力軸に連結された小歯車と、リング部材の外周に形成されて小歯車に噛み合う歯部とを介してリング部材に伝わる。これにより、リング部材の回転数が変わる。

上記のようにして伝達比が変更された場合、第１および第２シャフト間で変速が行われることとなり、伝達比が変更される前の状態に対して、操舵角と車輪からの反力との関係が変化することとなる。運転者の意図と無関係に反力の特性が変化するので、違和感を与えてしまう。そこで、この違和感を解消するために、第２モータを設け、第２モータの出力を、小歯車および大歯車からなる減速機構を介して第１シャフトに伝えるようにしている。これにより、反力の特性に変化が生じないようにしている。
特開２００５−３４３２０５号公報

しかしながら、特許文献１の場合、第１および第２のモータは、ステアリングシャフトを挟んで対向して配置されており、これらのモータのハウジングがステアリングシャフトの径方向に張り出して装置が大型化していた。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、装置を小型化することのできる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）に連なる第１の部分（５）および転舵輪（４Ｌ，４Ｒ）に連なる第２の部分（６）を含む操舵軸（３）と、操舵部材（２）の操舵角（θ１）に対する転舵輪（４Ｌ，４Ｒ）の転舵角（θ２）の比を変更可能な伝達比可変機構（８）と、伝達比可変機構（８）の動作による操舵部材（２）の操舵反力（Ｔ）を補償するための反力補償用モータ（２３）とを備え、上記伝達比可変機構（８）は、第１および第２の部分（５，６）を差動回転可能に連結する差動機構（１７）ならびに差動機構（１７）を駆動する差動機構用モータ（１８）を含み、差動機構用モータ（１８）および反力補償用モータ（２３）の双方が操舵軸（３）と同軸に配置されていることを特徴とする車両用操舵装置（１）を提供するものである（請求項１）。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
本発明によれば、差動機構用モータおよび反力補償用モータの双方を、操舵軸と同心の環状に形成できる。これにより、上記各モータを、操舵軸を挟んで対向して配置しなくて済み、操舵軸の径方向に関してこれらのモータが占有するスペースを少なくできる。装置の小型化を達成できる。

また、本発明において、上記差動機構（１７）は遊星伝達機構（１７）を含み、遊星伝達機構（１７）は、第１の部分（５）に連なる第１の要素（１９）と、第２の部分（６）に連なる第２の要素（２０）と、第１および第２の要素（１９，２０）を互いに関連付ける第３の要素（２１）とを有している場合がある（請求項２）。この場合、第１の部分（操舵部材）からのトルクを、遊星伝達機構を介して第２の部分（転舵輪）に伝達できる。また、第２の部分からのトルクを、遊星伝達機構を介して、第１の部分に伝達できる。

また、本発明において、上記差動機構（１７）は遊星ギヤ機構（１７）を含み、遊星ギヤ機構（１７）は、第１の要素（１９）としての第１のサンギヤ（１９）と、第２の要素（２０）としての第２のサンギヤ（２０）と、第１および第２のサンギヤ（１９，２０）の双方に噛み合う第３の要素（２１）としての遊星ギヤ（２１）と、遊星ギヤ（２１）を自転可能且つ第１および第２のサンギヤ（１９，２０）の回りに公転可能に保持するキャリア（２２）とを有している場合がある（請求項３）。

この場合、第１の部分（操舵部材）からのトルクを、第１のサンギヤ、遊星ギヤおよび第２のサンギヤを介して第２の部分（転舵輪）に伝達できる。また、第２の部分からのトルクを、第２のサンギヤ、遊星ギヤおよび第１のサンギヤを介して、第１の部分に伝達できる。
また、本発明において、上記キャリア（２２）が差動機構用モータ（１８）によって回転駆動される場合がある（請求項４）。この場合、キャリアの回転速度を変化させることにより、第１のサンギヤと第２のサンギヤとの回転伝達比を変更することができる。

また、本発明において、上記差動機構（１７）を収容するハウジング（３１）を備え、上記差動機構用モータ（１８）は、キャリア（２２）と一体回転可能なロータ（１８ａ）と、このロータ（１８ａ）を取り囲み上記ハウジング（３１）に収容されたステータ（１８ｂ）とを有している場合がある（請求項５）。この場合、差動機構を収容するハウジングが、差動機構用モータのハウジングを兼ねることとなる。差動機構用モータのハウジングを別途設ける必要がなく、装置の更なる小型化を達成できる。

また、本発明において、上記差動機構（１７）を収容するハウジング（３１）を備え、上記反力補償用モータ（２３）は、上記操舵軸（３）の第１の部分（５）と一体回転可能なロータ（２３ａ）と、このロータ（２３ａ）を取り囲み上記ハウジング（３１）に収容されたステータ（２３ｂ）とを有している場合がある（請求項６）。この場合、差動機構を収容するハウジングが、反力補償用モータのハウジングを兼ねることとなる。反力補償用モータのハウジングを別途設ける必要がなく、装置の更なる小型化を達成できる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト３等を介して左右の転舵輪４Ｌ，４Ｒのそれぞれに与えて転舵を行うものであり、操舵部材２の操舵角θ１（回転角）に対する転舵輪の転舵角θ２の比（伝達比θ２／θ１）を変更することのできるＶＧＲ（Variable Gear Ratio）機能を有している。

この車両用操舵装置１は、操舵部材２と、操舵部材２に連なるステアリングシャフト３とを有している。ステアリングシャフト３は、第１の部分としての第１のシャフト５と、第１のシャフト５と同軸上に配置された第２の部分としての第２のシャフト６とを有している。
第１のシャフト５は、操舵部材２に連結される入力軸５ａと、入力軸５ａとトーションバー７を介して相対回転可能に連結される出力軸５ｂとを有している。

第１のシャフト５の出力軸５ｂと第２のシャフト６との間には、伝達比可変機構８が設けられており、これら出力軸５ｂと第２のシャフト６との間における回転伝達比（伝達比θ２／θ１）が変更可能となっている。第２のシャフト６は、自在継手９、中間軸１０、自在継手１１および舵取り機構１２を介して転舵輪４Ｌ，４Ｒと連なっている。
舵取り機構１２は、自在継手１１に連なるピニオン軸１３と、ピニオン軸１３の先端のピニオン１３ａに噛み合うラック１４ａを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸１４と、ラック軸１４の一対の端部のそれぞれにタイロッド１５Ｒ，１５Ｌを介して連結されるナックルアーム１６Ｒ，１６Ｌとを有している。

上記の構成により、操舵部材２からの操舵トルクは、第１のシャフト５、伝達比可変機構８、第２のシャフト６等を介して舵取り機構１２に伝達される。舵取り機構１２では、ピニオン１３ａの回転がラック軸１４の軸方向の運動に変換され、各タイロッド１５Ｒ，１５Ｌを介して対応するナックルアーム１６Ｒ，１６Ｌがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１６Ｒ，１６Ｌに連結された対応する転舵輪４Ｒ，４Ｌがそれぞれ操向する。

伝達比可変機構８は、第１のシャフト５の出力軸５ｂおよび第２のシャフト６を差動回転可能に連結する差動機構としての遊星ギヤ機構１７と、遊星ギヤ機構１７を駆動する差動機構用モータとしての遊星ギヤ機構用モータ１８とを有している。
遊星ギヤ機構１７は、遊星伝達機構として設けられており、第１のシャフト５の出力軸５ｂと一体回転可能な第１の要素としての第１のサンギヤ１９と、第１のサンギヤ１９と相対向して配置され第２のシャフト６と一体回転可能な第２の要素としての第２のサンギヤ２０と、第１および第２のサンギヤ１９，２０の双方に噛み合う第３の要素としての遊星ギヤ２１と、遊星ギヤ２１をその軸線回りに自転可能且つ第１および第２のサンギヤ１９，２０の回りに公転可能に保持するキャリア２２と、を有している。

第１および第２のサンギヤ１９，２０ならびに遊星ギヤ２１は、それぞれ回転伝達要素として設けられており、例えば、はすば歯車を用いて形成されている。なお、はすば歯車に代えて、平歯車等の他の平行軸歯車を用いてもよい。
遊星ギヤ２１は、第１および第２の要素としての上記第１および第２のサンギヤ１９，２０を互いに関連付けるためのものであり、ステアリングシャフト３の周方向に複数（本実施の形態において、２つ）配置されている。各遊星ギヤ２１の軸線は、ステアリングシャフト３の軸線Ｌと平行に延びている。キャリア２２は、ステアリングシャフト３の軸線Ｌの回りに回転可能である。遊星ギヤ２１は、第１のサンギヤ１９に噛み合う部分の歯数と、第２のサンギヤ２０に噛み合う部分の歯数とが同一である。

第１のサンギヤ１９の歯数と、第２のサンギヤ２０の歯数とは、相異なっており、第１のサンギヤ１９、および第２のサンギヤ２０の少なくとも１つ（例えば、第２のサンギヤ２０）が、転位歯車を用いて形成されている。この転位歯車は、ピッチ円の直径が小さくなる方向または大きくなる方向に転位されている。
遊星ギヤ機構用モータ１８は、キャリア２２を回転駆動するためのものである。軸線Ｌ回りに関するキャリア２２の回転数を変更することで、伝達比θ２／θ１を変更することができる。遊星ギヤ機構用モータ１８は、例えばブラシレスモータからなり、ステアリングシャフト３と同軸に配置されている。この遊星ギヤ機構用モータ１８は、キャリア２２に一体回転可能に固定されたロータ１８ａと、このロータ１８ａを取り囲むステータ１８ｂとを含んでいる。これらロータ１８ａおよびステータ１８ｂの軸線は、それぞれ、ステアリングシャフト３の軸線Ｌと一致している。

車両用操舵装置１は、伝達比可変機構８の動作に関連して操舵部材２の操舵反力を補償するための反力補償用モータ２３をさらに備えている。反力補償用モータ２３は、例えばブラシレスモータからなり、ステアリングシャフト３と同軸に配置されている。本実施の形態の特徴とするところは、反力補償用モータ２３および遊星ギヤ機構用モータ１８の双方がステアリングシャフト３と同軸に配置されている点にある。

反力補償用モータ２３は、第１のシャフト５の出力軸５ｂに一体回転可能に固定されたロータ２３ａと、このロータ２３ａを取り囲むステータ２３ｂとを含んでいる。これらロータ２３ａおよびステータ２３ｂの軸線は、それぞれ、ステアリングシャフト３の軸線Ｌと一致している。
上記遊星ギヤ機構用モータ１８および反力補償用モータ２３は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む制御部２４によって制御される。制御部２４は、駆動回路２５ａを介して遊星ギヤ機構用モータ１８と接続され、駆動回路２５ｂを介して反力補償用モータ２３と接続されている。

また、制御部２４には、操舵角センサ２６、トルクセンサ２７、転舵角センサ２８、車速センサ２９およびヨーレートセンサ３０がそれぞれ接続されている。
操舵角センサ２６からは、操舵部材２の直進位置からの操作量である操舵角θ１に対応する値として第１のシャフト５の回転角についての信号が入力される。トルクセンサ２７からは、操舵部材２の操舵トルクＴに対応する値として第１のシャフト５における伝達トルクについての信号が入力される。転舵角センサ２８からは、転舵角θ２に対応する値として第２のシャフト６の回転角についての信号が入力される。車速センサ２９からは、車速Ｖについての信号が入力される。ヨーレートセンサ３０からは、車両のヨーレートγについての信号が入力される。

制御部２４は、例えば、以下のようにして遊星ギヤ機構用モータ１８および反力補償用モータ２３の駆動を制御する。すなわち、制御部２４は、検出した操舵角θ１から目標ヨーレートγＴ（＝Ｇ×θ１。Ｇは所定の伝達関数。）を演算し、この目標ヨーレートγＴと、転舵角θ２およびヨーレートγとから、判定値Ａ＝θ２×（γＴ−γ）を演算する。
判定値Ａが零で、検出ヨーレートγと目標ヨーレートγＴが等しく、車両がニュートラルステア状態にある場合、制御部２４は、キャリア２２の回転速度が第１のシャフト５の出力軸５ｂの回転速度と一致するように、遊星ギヤ機構用モータ１８を駆動する。これにより、伝達比θ２／θ１は１とされ、変化しない。

このとき、操舵角θ１と操舵トルクＴとの関係は、伝達比可変機構８の動作に起因しては変化しないので、操舵部材２の操舵反力（操舵トルクＴ）を補償する必要は無く、反力補償用モータ２３は駆動しない。
一方、判定値Ａが負、すなわち検出ヨーレートγが目標ヨーレートγＴを超えていることから車両がオーバーステア状態であるか、または、判定値Ａが正、すなわち検出ヨーレートγが目標ヨーレートγＴを下回っていることから車両がアンダーステア状態である場合、制御部２４は、キャリア２２の回転速度が第１のシャフト５の回転速度と異なるように、遊星ギヤ機構用モータ１８を駆動する。これにより、伝達比θ２／θ１が変化する。

このとき、操舵角θ１と操舵トルクＴとの関係は、伝達比可変機構８の動作に起因して変化するので、操舵部材２の操舵反力（操舵トルクＴ）を補償する必要が生じる。このとき、制御部２４は、反力補償用モータ２３を駆動し、操舵反力を補償するように第１のシャフト５に補償トルクを付与する。反力補償用モータ２３は、伝達比可変機構８における伝達比を変化させることなく、補償トルクを発生する。

図２は、図１の要部のより具体的な構成を示す断面図である。図２を参照して、第１のシャフト５、トルクセンサ２７、第２のシャフト６および遊星ギヤ機構１７等は、ハウジング３１内に収容されている。ハウジング３１は、例えばアルミニウム合金製の筒状の部材であり、車体３２に支持されている。
第１のシャフト５の入力軸５ａは、ハウジング３１内に挿入されており、ころ軸受等からなる第１の軸受３３を介してハウジング３１の支持孔３４ａに回転自在に支持されている。第１のシャフト５の出力軸５ｂは、筒状をなして入力軸５ａの一部を取り囲んでいる。

出力軸５ｂは、単列アンギュラ玉軸受等の転がり軸受からなる第２の軸受３５を介して、ハウジング３１の支持孔３４ｂに回転自在に支持されている。第２の軸受３５は、内輪３５ａが出力軸５ｂに外嵌されており、外輪３５ｂがハウジング３１の支持孔３４ｂに内嵌されている。
出力軸５ｂは、円筒状の保持筒３６に取り囲まれており、この保持筒３６の中間部と出力軸５ｂの中間部とが連結部３７を介して一体回転可能に連結されている。連結部３７は環状をなしていてもよいし、複数のスポークを出力軸５ｂの周方向に並べた形状をなしていてもよい。

保持筒３６の外周面に、反力補償用モータ２３のロータ２３ａが固定されている。ロータ２３ａは、複数個の永久磁石を周方向に沿って並べて配置したものである。各永久磁石は、それぞれ内径側と外径側とを結ぶ方向に着磁されており、互いに隣接するもの同士はその磁化の向きが反対となっている。
反力補償用モータ２３のステータ２３ｂは、ハウジング３１の第１の溝３８内に収容されており、ハウジング３１が反力補償用モータ２３のハウジングを兼ねている。反力補償用モータ２３のステータ２３ｂは、円環状のベース部３９と、ベース部３９から内側に突出した複数個の（例えば、６個）のティース４０（図２において、２つのティース４０を図示）とを含むステータコア４１、および各ティース４０に巻回された電磁コイル４２を備えている。

ベース部３９の外周面３９ａは、ハウジング３１の第１の溝３８の環状の周面３８ａに焼きばめ等によって固定されている。
第２のシャフト６の中間部は、単列アンギュラ玉軸受等の転がり軸受からなる第３の軸受４４を介して、ハウジング３１の支持孔３４ｃに回転自在に支持されている。第３の軸受４４は、内輪４４ａが第２のシャフト６に外嵌されており、外輪４４ｂがハウジング３１の支持孔３４ｃに内嵌されている。

遊星ギヤ機構１７の第１のサンギヤ１９は、第１のシャフト５の出力軸５ｂと単一の部材を用いて一体に形成されており、出力軸５ｂの一端に位置している。第２のサンギヤ２０は、第２のシャフト６と単一の部材を用いて一体に形成されており、第２のシャフト６の一端に位置している。
各遊星ギヤ２１は、第１および第２のサンギヤ１９，２０の双方に噛み合う歯部２１ａと、歯部２１ａの一対の端部のそれぞれから延びる支軸２１ｂ，２１ｃとを有している。

キャリア２２は、ステアリングシャフト３の径方向Ｒに関して遊星ギヤ２１よりも突出しないように形成されており、各遊星ギヤ２１の一方の支軸２１ｂを支持する一端部４５と、各遊星ギヤ２１の他方の支軸２１ｃを支持する他端部４６と、一端部４５および他端部４６間を接続する中間部４７とを有している。
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図２および図３を参照して、キャリア２２の一端部４５は、第１のシャフト５の出力軸５ｂおよびトーションバー７が挿通される挿通孔４８を有している。挿通孔４８の周面は、ころ軸受等の転がり軸受からなる第４の軸受４９を介して、出力軸５ｂの外周面を回転自在に支持している。

キャリア２２の一端部４５には、環状の鍔部５０が形成されている。この鍔部５０は、単列アンギュラ玉軸受等の転がり軸受からなる第５の軸受５１を介して、ハウジング３１の支持孔３４ｄに回転自在に支持されている。第５の軸受５１は、内輪５１ａが鍔部５０に外嵌されており、外輪５１ｂがハウジング３１の支持孔３４ｄに内嵌されている。ステアリングシャフト３の軸方向Ｓに関して、第５の軸受５１は、連結部３７を挟んで第２の軸受３５と並んでいる。これら第５および第２の軸受５１，３５は、保持筒３６の径方向内方に配置されている。

キャリア２２の一端部４５には、挿通孔４８の径方向外方に、支軸支持孔５２が形成されている。支軸支持孔５２は、遊星ギヤ２１の数に対応して例えば２つ設けられている。各支軸支持孔５２の周面は、それぞれ、対応する第６の軸受５３を介して対応する一方の支軸２１ｂ，２１ｂを回転自在に（自転自在に）支持している。各第６の軸受５３は、例えばころ軸受からなる。

図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図２および図４を参照して、キャリア２２の他端部４６は、第２のシャフト６が挿通される挿通孔５４を有している。挿通孔５４の周面は、ころ軸受等の転がり軸受からなる第７の軸受５５を介して、第２のシャフト６の外周面を回転自在に支持している。
キャリア２２の他端部４６には、環状の鍔部５６が形成されている。鍔部５６は、単列アンギュラ玉軸受等からなる第８の軸受５７を介して、ハウジング３１の支持孔３４ｅに回転自在に支持されている。第８の軸受５７は、内輪５７ａが鍔部５６に外嵌されており、外輪５７ｂがハウジング３１の支持孔３４ｅに内嵌されている。

キャリア２２の他端部４６には、挿通孔５４の径方向外方に、支軸支持孔５８が形成されている。支軸支持孔５８は、遊星ギヤ２１の数に対応して例えば２つ設けられている。各支軸支持孔５８の周面は、それぞれ、対応する第９の軸受５９を介して対応する他方の支軸２１ｃ，２１ｃを回転自在に（自転自在に）支持している。各第９の軸受５９は、例えばころ軸受からなる。

キャリア２２の中間部４７は、各遊星ギヤ２１とステアリングシャフト３の周方向に並んでおり、一端部４５と他端部４６とを一体回転可能に繋いでいる。
キャリア２２の他端部４６の外周面４６ａに、上記遊星ギヤ機構用モータ１８のロータ１８ａが固定されている。ロータ１８ａは、複数個の永久磁石を周方向に沿って並べて配置したものである。各永久磁石は、それぞれ内径側と外径側とを結ぶ方向に着磁されており、互いに隣接するもの同士はその磁化の向きが反対となっている。

遊星ギヤ機構用モータ１８のステータ１８ｂは、ハウジング３１の第２の溝６０内に収容されており、ハウジング３１が遊星ギヤ機構用モータ１８のハウジングを兼ねている。遊星ギヤ機構用モータ１８のステータ１８ｂは、円環状のベース部６１と、ベース部６１から内側に突出した複数個の（例えば、６個）のティース６２（図２において、２つのティースを図示）とを含むステータコア６３、および各ティース６２に巻回された電磁コイル６４を備えている。ベース部６１の外周面６１ａは、ハウジング３１の第２の溝６０の環状の周面６０ａに焼きばめ等によって固定されている。

図２を参照して、玉軸受としての上記第２および第３の軸受３５，４４は、予圧を付与されている。具体的には、第３の軸受４４の外輪４４ｂとハウジング３１の一端部の環状の段部６５との間に、皿ばね等の弾性を有する第１の付勢部材６６が介装されている。この第１の付勢部材６６は、第３の軸受４４の外輪４４ｂを第２の軸受３５側に付勢している。

第３の軸受４４の内輪４４ａは、第２のシャフト６の溝に嵌め込まれた止め輪６７に受けられて第２の軸受３５側への移動が規制されている。第２のシャフト６と第１のシャフト５の出力軸５ｂとの間（第１のサンギヤ１９と第２のサンギヤ２０との間）には、摩擦部材６８が介装されている。摩擦部材６８は、例えば樹脂を用いて円板状に形成された部材であり、第１および第２のシャフト５，６間に保持されている。

第２の軸受３５の内輪３５ａは、第１のシャフト５の出力軸５ｂの環状の段部６９に受けられており、第３の軸受４４側への移動が規制されている。第２の軸受３５の外輪３５ｂは、ハウジング３１の環状の段部７０に受けられており、軸方向Ｓに関して第３の軸受４４から遠ざかる方向への移動が規制されている。
上記の構成により、第１の付勢部材６６からの付勢力は、第３の軸受４４、止め輪６７、第２のシャフト６、摩擦部材６８および第１のシャフト５の出力軸５ｂを介して、第２の軸受３５に伝わり、ハウジング３１の段部７０で受けられる。

また、玉軸受としての上記第５および第８の軸受５１，５７は、予圧を付与されている。具体的には、第８の軸受５７の外輪５７ｂとハウジング３１の一端部の環状の段部７１との間に、皿ばね等の弾性を有する第２の付勢部材７２が介装されている。この第２の付勢部材７２は、第８の軸受５７の外輪５７ｂを第５の軸受５１側に付勢している。
第８の軸受５７の内輪５７ａは、キャリア２２の他端部４６に形成された環状の段部７３に受けられて、第５の軸受５１側への移動が規制されている。第５の軸受５１の内輪５１ａは、キャリア２２の一端部４５の鍔部５０の外周面に圧入固定されている。第５の軸受５１の外輪５１ｂは、ハウジング３１の環状の溝に嵌め込まれた止め輪７４に受けられており、軸方向Ｓ関して第８の軸受５７から遠ざかる方向への移動が規制されている。

上記の構成により、第２の付勢部材７２からの付勢力は、第８の軸受５７、キャリア２２の他端部４６、中間部４７および一端部４５を介して、第５の軸受５１に伝わり、さらに、止め輪７４を介してハウジング３１に受けられる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。すなわち、遊星ギヤ機構用モータ１８および反力補償用モータ２３の双方を、ステアリングシャフト３と同心の環状に形成している。これにより、上記各モータ１８，２３を、ステアリングシャフト３を挟んで対向して配置しなくて済み、ステアリングシャフト３の径方向Ｒに関してこれらのモータ１８，２３が占有するスペースを少なくできる。車両用操舵装置１の小型化を達成できる。

また、遊星ギヤ機構１７を用いていることにより、第１のシャフト５（操舵部材２）からのトルクを、第１のサンギヤ１９、遊星ギヤ２１および第２のサンギヤ２０を介して第２のシャフト６（転舵輪４Ｌ，４Ｒ）に伝達できる。また、第２のシャフト６からのトルクを、第２のサンギヤ２０、遊星ギヤ２１および第１のサンギヤ１９を介して、第１のシャフト５に伝達できる。

さらに、キャリア２２を遊星ギヤ機構用モータ１８によって回転駆動するようになっている。キャリア２２の回転速度を変化させることにより、第１のサンギヤ１９と第２のサンギヤ２０との回転伝達比を変更することができる。
また、遊星ギヤ機構１７を収容するハウジング３１が、遊星ギヤ機構用モータ１８のハウジングを兼ねている。遊星ギヤ機構用モータ１８のハウジングを別途設ける必要がなく、車両用操舵装置１の更なる小型化を達成できる。

さらに、上記ハウジング３１が、反力補償用モータ２３のハウジングを兼ねている。反力補償用モータ２３のハウジングを別途設ける必要がなく、車両用操舵装置１の一層の小型化を達成できる。
また、キャリア２２を、ステアリングシャフト３の径方向Ｒに関して遊星ギヤ２１よりも突出しないように形成していることにより、径方向Ｒに関する遊星ギヤ機構１７の占有するスペースを少なくできる。遊星ギヤを取り囲むリング状の内歯歯車を用いていないので、車両用操舵装置１の一層の小型化を達成できる。

さらに、反力補償用モータ２３の出力が減速機を介することなく直接的に第１のシャフト５の出力軸５ｂに伝達される。反力補償に必要なトルクはあまり大きくないことにより、反力補償用モータ２３の出力を減速する必要がないとの知見に基づくものである。これにより、減速機を設けた場合に生じるトルク変動や駆動音や大型化を回避でき、且つ慣性の低減や摩擦抵抗の低減を通じて反力補償に関しての制御遅れを抑制できる。

また、反力補償用モータ２３のロータ２３ａを保持する保持筒３６の径方向内方に、第２および第５の軸受３５，５１を配置していることにより、車両用操舵装置１の軸方向Ｓの全長を短くして車両用操舵装置１をより小型化できる。
本発明は、以上の実施の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、差動機構として、遊星ギヤ機構１７の各歯車（第１のサンギヤ１９、第２のサンギヤ２０、遊星ギヤ２１）に代えてローラを用いた、トラクションドライブ機構を用いてもよい。また、差動機構として、ハーモニックドライブ（登録商標）機構を用いてもよい。

本発明の一実施の形態にかかる車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、図１の要部のより具体的な構成を示す断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。

符号の説明

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト（操舵軸）、４Ｌ，４Ｒ…転舵輪、５…第１のシャフト（第１の部分）、６…第２のシャフト（第２の部分）、８…伝達比可変機構、１７…遊星ギヤ機構（差動機構、遊星伝達機構）、１８…遊星ギヤ機構用モータ（差動機構用モータ）、１８ａ…ロータ、１８ｂ…ステータ、１９…第１のサンギヤ（第１の要素）、２０…第２のサンギヤ（第２の要素）、２１…遊星ギヤ（第３の要素）、２２…キャリア、２３…反力補償用モータ、２３ａ…ロータ、２３ｂ…ステータ、３１…ハウジング、Ｔ…操舵トルク（操舵反力）θ１…操舵角、θ２…転舵角。

Claims (6)

1. 操舵部材に連なる第１の部分および転舵輪に連なる第２の部分を含む操舵軸と、
   操舵部材の操舵角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と、
   伝達比可変機構の動作による操舵部材の操舵反力を補償するための反力補償用モータとを備え、
   上記伝達比可変機構は、第１および第２の部分を差動回転可能に連結する差動機構ならびに差動機構を駆動する差動機構用モータを含み、
   差動機構用モータおよび反力補償用モータの双方が操舵軸と同軸に配置されていることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記差動機構は遊星伝達機構を含み、
   遊星伝達機構は、第１の部分に連なる第１の要素と、第２の部分に連なる第２の要素と、第１および第２の要素を互いに関連付ける第３の要素とを有していることを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項２において、上記遊星伝達機構は遊星ギヤ機構を含み、
   遊星ギヤ機構は、第１の要素としての第１のサンギヤと、第２の要素としての第２のサンギヤと、第１および第２のサンギヤの双方に噛み合う第３の要素としての遊星ギヤと、遊星ギヤを自転可能且つ第１および第２のサンギヤの回りに公転可能に保持するキャリアとを有していることを特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項３において、上記キャリアが差動機構用モータによって回転駆動されることを特徴とする車両用操舵装置。
5. 請求項４において、上記差動機構を収容するハウジングを備え、
   上記差動機構用モータは、キャリアと一体回転可能なロータと、このロータを取り囲み上記ハウジングに収容されたステータとを有していることを特徴とする車両用操舵装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項において、上記差動機構を収容するハウジングを備え、
   上記反力補償用モータは、上記操舵軸の第１の部分と一体回転可能なロータと、このロータを取り囲み上記ハウジングに収容されたステータとを有していることを特徴とする車両用操舵装置。

Images