JP2008074367A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝達比可変機構と、伝達比を変更するための電動モータとの間に減速機構がない構成において伝達比を一定に固定することができる車両用操舵装置を提供すること。
【解決手段】伝達比を変更可能な遊星ギヤ機構１７と、伝達比を固定するためのロック機構とを備える。遊星ギヤ機構１７は、操舵部材に連なる第１のサンギヤ１９と、転舵輪に連なる第２のサンギヤ２０と、第１および第２のサンギヤ１９，２０の双方に噛み合う遊星ギヤ２１と、遊星ギヤ２１を支持する環状のキャリア２２とを含む。ロック機構は、キャリア２２に係合してキャリア２２の回転を規制する規制部材３１を含む。
【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伝達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、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シャフト間を接続する伝達比可変操舵装置とを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、伝達比可変操舵装置に波動歯車機構が設けられている。
特開２００５−５３４４６号公報

伝達比可変操舵装置として、上記波動歯車機構を含む構成に代えて遊星歯車機構を用いる構成が考えられる。具体的には、例えば、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、ピニオンを支持する環状のキャリアとを含む遊星歯車機構を用いることが考えられる。

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。この場合、電動モータから歯車減速機構を介してキャリアにトルクを付与し、キャリアを駆動することで、第１サンギヤと第２サンギヤとの回転数の比（変速比）が変更される。これにより、伝達比が変更される。
上記の構成において、電動モータが故障する等の異常が生じると、伝達比の制御が不能となってしまう。このような場合、減速歯車機構の歯車をロックすることでキャリアを固定して変速比を一定に固定し、伝達比を一定に固定することができる。

ところで、本願発明者は、鋭意研究の結果、いわゆる同軸タイプの電動モータを用いてキャリアを回転駆動することを想到した。具体的には、電動モータのロータやステータをステアリングシャフトと同軸上に配置し、ロータの出力回転を、減速機構を介することなくキャリアに伝えるものである。
しかしながら、同軸タイプの電動モータを用いる場合、減速機構を用いておらず、減速歯車をロックして伝達比を固定することができない。

本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、伝達比可変機構と、伝達比を変更するための電動モータとの間に減速機構がない構成において、伝達比を一定に固定することが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）の操舵角（θ１）に対する転舵輪（４Ｌ，４Ｒ）の転舵角（θ２）の伝達比（θ２／θ１）を変更可能な伝達比可変機構（１７）と、この伝達比可変機構（１７）の環状の所定の要素（２２）と一体回転可能なロータ（１８ａ）を含み、伝達比（θ２／θ１）を変更するための電動モータ（１８）と、異常が発生したときに上記伝達比（θ２／θ１）を固定するためのロック機構とを備え、上記ロック機構は、上記所定の要素（２２）または所定の要素（２２）と一体回転する環状部材（６０）に係合して上記所定の要素（２２）の回転を規制可能な規制部材（３１）を含む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、電動モータと伝達比可変機構との間に減速機構がない構成において、伝達比可変機構の所定の要素等の回転を規制することにより、異常時に伝達比を固定することが可能となる。また、高速回転するものの伝達トルクの小さいロータと一体回転している、所定の要素等の回転を規制部材によって規制するので、規制に要する力を小さくすることができ、その結果、伝達比の固定に際して規制部材にかかる負荷を小さくでき、規制部材を小型化できる。また、伝達比可変機構において高速回転する所定の要素等は比較的大径となるので、所定の要素等の１回転のなかで、規制部材が係合可能な回転位置を多数設けることが可能となり、その結果、異常が発生したときに応答性良く、伝達比を固定することが可能となる。

本発明において、上記伝達比可変機構（１７）は、操舵部材（２）に連なる第１のサンギヤ（１９）と、第１のサンギヤ（１９）の軸線（Ｌ）と一致する軸線（Ｌ）を有し転舵輪（４Ｌ，４Ｒ）に連なる第２のサンギヤ（２０）と、第１および第２のサンギヤ（１９，２０）の双方に噛み合う遊星ギヤ（２１）と、遊星ギヤ（２１）を自転可能且つ上記第１および第２のサンギヤ（１９，２０）の軸線（Ｌ）回りに一体回転可能に支持する環状のキャリア（２２）とを含み、上記所定の要素（２２）は上記キャリア（２２）を含むことが好ましい（請求項２）。

この場合、ロータおよびキャリアが、例えば第１のサンギヤの回転数の１０倍程度の回転数で高速回転することにより、伝達比を変更することができる。規制部材によって伝達比を固定するとき、規制部材は、高速で回転していて負荷が小さいロータと一体回転するキャリアの回転を規制することとなるので、規制部材にかかる負担が小さく、規制部材を小型にできる。

また、本発明において、上記ロック機構は、規制部材（３１）を所定の要素（２２）または環状部材（６０）に係合する係合位置（Ｄ１）とこの係合が解除された係合解除位置（Ｄ２）とに変位可能なアクチュエータ（３２）を含むことが好ましい（請求項３）。この場合、規制部材を係合解除位置から係合位置に動かすことで、所定の要素の回転を規制できる。

また、本発明において、上記所定の要素（２２）または環状部材（６０）の外周面（６０ａ）に形成され、規制部材（３１）と係合可能な凹部（６１）を含むことが好ましい（請求項４）。この場合、規制部材に対して所定の要素または環状部材が動かないように規制部材を確実に係合できる。
また、上記凹部（６１）は、上記所定の要素（２２）または環状部材（６０）の外周面（６０ａ）の周方向（Ｃ）に等間隔に複数配置されていることが好ましい（請求項５）。所定の要素が回転している場合において、単位時間当たりに凹部が規制部材と対向する回数を多くできる。これにより、規制部材が凹部に係合する際に、係合を開始するまでのタイムラグを短くすることができる。

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の伝達比θ２／θ１を変更することのできる機能を有している。

この車両用操舵装置１は、操舵部材２と、操舵部材２に連なる操舵軸としての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と同一の軸線Ｌ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。トーションバー７を介した入力軸５ａと出力軸５ｂとの相対回転の許容値は、僅かな値とされており、入力軸５ａと出力軸５ｂとは実質的に一体回転すると考えることができる。

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、伝達比可変機構としての遊星ギヤ機構１７が設けられており、これら出力軸５ｂと第２のシャフト６との間における変速比が変更可能となっている。この変速比を変更することにより、伝達比θ２／θ１が変更される。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、遊星ギヤ機構１７、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。

遊星ギヤ機構１７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しており、電動モータとしての遊星ギヤ機構用モータ１８によって駆動されることにより、伝達比θ２／θ１が変更されるようになっている。
遊星ギヤ機構１７は、第１のシャフト５の出力軸５ｂと同一の軸線Ｌ上に並んで一体回転可能な第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と一致する軸線Ｌ上に配置され、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を自転可能且つ第１および第２のサンギヤ１９，２０の軸線Ｌ回りに一体回転可能に支持する環状の所定の要素としてのキャリア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は、ステアリングシャフト３の軸線Ｌと平行に延びて第１および第２のサンギヤ１９，２０の双方と噛み合っており、軸線Ｌの回りを公転可能である。

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、第１のサンギヤ１９と第２のサンギヤ２０との変速比を変え、伝達比θ２／θ１を変更する。
この遊星ギヤ機構用モータ１８は、例えば、ステアリングシャフト３と同軸に配置されたブラシレスモータからなり、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を取り囲みハウジング３６に固定されたステータ１８ｂとを含んでいる。遊星ギヤ機構用モータ１８は、減速機構を介することなく、キャリア２２に動力を伝達する。

車両用操舵装置１には、遊星ギヤ機構１７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が備えられている。反力補償用モータ２３は、例えば、ステアリングシャフト３と同軸に配置されたブラシレスモータからなり、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を取り囲みハウジング３６に固定されたステータ２３ｂとを含んでいる。

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の操舵中立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の入力軸５ａ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、上記各センサ２６〜３０からの入力信号等に基づいて、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。
遊星ギヤ機構１７に関連して、異常が発生したときに伝達比θ２／θ１を固定するためのロック機構が設けられている。
「異常」とは、例えば、各上記センサ２６〜３０の何れかからの信号が途絶えることや、遊星ギヤ機構用モータ１８が故障してキャリア２２を駆動できなくなったことをいう。

本実施の形態の特徴とするところは、ロック機構が、キャリア２２と一体回転する環状部材としてのリング部材６０に係合してキャリア２２の回転を規制可能な規制部材３１を含んでいる点にある。
規制部材３１は、アクチュエータとしての電磁ソレノイド３２を用いて、係合解除位置Ｄ２と係合位置Ｄ１とに変位される。係合位置Ｄ１とは、規制部材３１がリング部材６０に係合してリング部材６０の回転が規制される位置をいい、係合解除位置Ｄ２とは、規制部材３１がリング部材６０に係合せず、規制部材３１によってはリング部材６０の回転が規制されない位置をいう。

電磁ソレノイド３２の駆動制御は、制御部２４によって行われる。制御部２４は、上記異常を検出すると、電磁ソレノイド３２を動作させ、規制部材３１を係合位置Ｄ１に変位させる。これにより、リング部材６０およびキャリア２２の回転が規制され、遊星ギヤ２１の軸線Ｌ回りの公転が規制される。
遊星ギヤ２１の公転が規制されることにより、遊星ギヤ２１を介した第１および第２のサンギヤ１９，２０の互いのトルク伝達が一定の変速比で可能となり、伝達比θ２／θ１が一定の値に固定される。なお、異常時でない通常時において、規制部材３１は、係合解除位置Ｄ２に位置している。

上記したように、異常時においても伝達比θ２／θ１が一定の値に固定されて、操舵部材２による操舵が可能である。このとき、運転者は、故障をすぐに修理せずに車両をそのまま使用し続けるおそれがある。そこで、本実施の形態では、運転者に修理を促す修理促進手段が設けられている。
具体的には、異常通知対象としてのエンジンＥＣＵ３３、エアコンＥＣＵ３４およびオーディオＥＣＵ３５のそれぞれに制御部２４が接続されており、異常時に、制御部２４から各ＥＣＵ３３〜３５に異常通知信号を送信するようになっている。

異常通知信号を受けた各ＥＣＵ３３〜３５は、制御対象の動作を制限する。例えば、エンジンＥＣＵ３３は、車速Ｖが所定速度（例えば、５０ｋｍ／ｈ）以上にならないようにエンジンの駆動を制限し、エアコンＥＣＵ３４は、室温を調整できないようにエアコンユニットの駆動を制限し、オーディオＥＣＵ３５は、ラジオ等を作動できないようにオーディオユニットの駆動を制限する。また、反力補償用モータ２３の駆動を制限して、操舵部材２に作用する操舵反力を、通常時よりも大きくする。

なお、各ＥＣＵ３３〜３５の何れか１つ、または２つにのみ異常通知信号を送るようにしてもよいし、車両に備えられた他の制御装置に異常通知信号を送信してもよい。また、車両のメーターパネル等に修理を促す旨の表示を行わせるように制御部２４から異常通知信号を送信してもよい。
上記修理促進手段により、運転者に修理を促して、修理を迅速に行わせることができ、修理がなされないことに起因するさらなる故障や事故の発生を回避することができる。

図２は、図１の要部の断面図である。図２を参照して、遊星ギヤ機構１７は、ハウジング３６内に収容されている。ハウジング３６は、例えばアルミニウム合金製の筒状の部材であり、車体３７に支持されている。
第１のシャフト５の入力軸５ａは、ころ軸受等からなる第１の軸受３８を介してハウジング３６に回転自在に支持されている。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３９を介して、ハウジング３６に回転自在に支持されている。

出力軸５ｂの中間部の外周面に、反力補償用モータ２３のロータ２３ａが固定されている。反力補償用モータ２３のステータ２３ｂは、ハウジング３６に内嵌されて固定されている。
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４０を介して、ハウジング３６に回転自在に支持されている。

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。

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は、各遊星ギヤ２１の一方の支軸２１ｂを支持する一端部４１と、各遊星ギヤ２１の他方の支軸２１ｃを支持する他端部４２と、一端部４１および他端部４２間を接続する中間部４３とを有している。
キャリア２２の一端部４１は、ころ軸受等の転がり軸受からなる第４の軸受４４を介して、出力軸５ｂを回転自在に支持している。この一端部４１には、ステアリングシャフト３の軸方向に沿って延びる環状の鍔部４５が形成されている。この鍔部４５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４６を介して、ハウジング３６に回転自在に支持されている。

また、キャリア２２の一端部４１は、対応する第６の軸受４７を介して、各遊星ギヤ２１の一方の支軸２１ｂを回転自在に支持している。各第６の軸受４７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４２は、ころ軸受等の転がり軸受からなる第７の軸受４８を介して、第２のシャフト６を回転自在に支持している。この他端部４２には、ステアリングシャフト３の軸方向に沿って延びる環状の鍔部４９が形成されている。鍔部４９は、単列アンギュラ玉軸受等からなる第８の軸受５０を介して、ハウジング３６に回転自在に支持されている。

また、キャリア２２の他端部４２は、対応する第９の軸受５１を介して、各遊星ギヤ２１の他方の支軸２１ｃを回転自在に支持している。各第９の軸受５１は、例えばころ軸受からなる。キャリア２２の中間部４３は、各遊星ギヤ２１の歯部２１ａ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４１と他端部４２とを一体回転可能に繋いでいる。

キャリア２２の他端部４２の外周面に、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。遊星ギヤ機構用モータ１８のステータ１８ｂは、ハウジング３６に内嵌されて固定されている。電磁ソレノイド３２は、キャリア２２の径方向Ｒの外方に配置されている。
図５は、図２の電磁ソレノイド３２の周辺の要部の拡大図である。図６は、図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う要部の断面図である。

図５を参照して、電磁ソレノイド３２は、可動子５４と、付勢部材としてのコイルばね５９とを含んでいる。電磁ソレノイド３２のソレノイドハウジング５２は、有底筒状をなしており、このソレノイドハウジング５２の一端に形成された中空のねじ軸５２ａが、ハウジング３６の保持孔５３のねじ孔５３ａに螺合して互いに固定されている。ソレノイドハウジング５２は、その軸線Ａがキャリア２２の径方向Ｒに対して傾斜しており、開口端が遊星ギヤ機構用モータ１８側を向いている。

ソレノイドハウジング５２には、固定子（図示せず）および可動子５４が収容されている。ソレノイドハウジング５２に固定された固定子を励磁することにより、可動子５４に、ソレノイドハウジング５２の軸線方向に沿った駆動力が付与される。可動子５４は、ソレノイドハウジング５２の軸線Ａに沿う可動方向Ｂに移動可能に案内されている。
規制部材３１は、例えば、金属を用いて棒状に形成されている。なお、規制部材３１は、合成樹脂を用いて形成されていてもよい。規制部材３１の一端部３１ａは、電磁ソレノイド３２の可動子５４の一端５４ａに螺合して互いに固定されており、可動子５４と規制部材３１とは、可動方向Ｂに一体移動可能である。

規制部材３１の他端部３１ｂおよび中間部３１ｃは、ソレノイドハウジング５２から突出して、遊星ギヤ機構１７のキャリア２２側に延びている。規制部材３１の他端部３１ｂは、ハウジング３６のうち、キャリア２２が収容されている空間６３と保持孔５３とを連通する挿通孔５５に挿通されており、キャリア２２の鍔部４９と径方向Ｒに相対向している。

規制部材３１の中間部３１ｃには、この中間部３１ｃの径方向に突出する鍔部５６が形成されている。鍔部５６は、例えば環状をなしており、中間部３１ｃに嵌め合わされた有底筒状のカップ部材５７の一端面に受けられ得る。カップ部材５７の他端面は、ワッシャ５８を介してソレノイドハウジング５２の一端面５２ｂに受けられている。カップ部材５７が鍔部５６を受けることによって、規制部材３１が可動方向Ｂの一方Ｂ１に移動することを規制する。

規制部材３１の中間部３１ｃには、コイルばね５９が遊嵌されている。このコイルばね５９は、カップ部材５７の他端部と規制部材３１の鍔部５６との間に配置されており、規制部材３１を可動方向Ｂの他方Ｂ２側、すなわち規制部材３１を係合位置Ｄ１側へ付勢している。
通常時、電磁ソレノイド３２の駆動によって、規制部材３１に、可動方向Ｂの一方Ｂ１側への駆動力が付与されており、規制部材３１は、コイルばね５９の付勢力に抗してその鍔部５６がカップ部材５７に受けられる。このとき、規制部材３１は、係合解除位置Ｄ２に位置する。

図５および図６を参照して、リング部材６０は、第８の軸受５０に隣接して配置されており、キャリア２２の環状の鍔部４９の外周面に例えば圧入により固定されている。なお、キャリア２２とリング部材６０とは、単一の部材を用いて一体に形成されていてもよい。
このリング部材６０は、規制部材３１の他端部３１ｂと径方向Ｒに相対向しており、第８の軸受５０の内輪５０ａとキャリア２２の環状の鍔部４９の段部４９ａとの間に挟まれて、軸方向に位置決めされている。内輪５０ａは、環状の鍔部４９に、例えば圧入により固定されている。

リング部材６０の外周面６０ａには、規制部材３１の他端部３１ｂと係合可能な係合凹部６１が形成されている。係合凹部６１は、外周面６０ａの周方向Ｃに等間隔に複数（本実施の形態において、例えば８つ）設けられている。係合凹部６１を複数設けることにより、周方向Ｃに関して、係合凹部６１間のピッチを短くでき、キャリア２２が回転しているときに、単位時間当たりに係合凹部６１が規制部材３１と対向する回数をより多くできる。

各係合凹部６１は、径方向Ｒの外側に向かう従い幅広となるように断面テーパ状に形成された部分を含んでおり、規制部材３１が係合凹部６１に導入され易くなっている。各係合凹部６１の底面６１ａは、リング部材６０の軸線に対して交差する方向に延びており、規制部材３１の他端部３１ｂの端面と軸線Ａ方向に対向している。
リング部材６０の外周面６０ａには、係合凹部６１への規制部材３１の導入を案内するための案内部６２が形成されている。案内部６２は、各係合凹部６１間に配置されており、頂部６２ａと、頂部６２ａに対して外周面６０ａの周方向Ｃの両側に配置された段部６２ｂ，６２ｂとを含んでいる。各案内部６２の段部６２ｂ，６２ｂは、頂部６２ａに対して径方向Ｒの内方に奥まっており、対応する係合凹部６１にそれぞれ連なっている。

なお、本実施の形態において、各段部６２ｂの段数は、１段であるが、２段以上の複数段とされていてもよい。段数が多いほど、頂部６２ａから係合凹部６１までの外周面６０ａの形状を滑らかにでき、規制部材３１をより滑らかに係合凹部６１に案内できる。
図１を参照して、以上の概略構成を有する車両用操舵装置１において、異常が生じたことを制御部２４が検出すると、制御部２４は、電磁ソレノイド３２への電力の供給を遮断する。

図５を参照して、これにより、電磁ソレノイド３２は、規制部材３１を可動方向Ｂの一方Ｂ１に駆動する駆動力の発生を停止し、コイルばね５９の付勢力によって、規制部材３１を可動方向Ｂの他方Ｂ２側（係合位置Ｄ１側）に移動させる。
このとき、図７（Ａ）に示すように、規制部材３１の他端部３１ｂの端面は、例えば、リング部材６０の案内部６２の頂部６２ａに接触する。案内部６２の頂部６２ａに接触した他端部３１ｂの端面は、リング部材６０の周方向Ｃの一方Ｃ１側への回転に伴い、図７（Ｂ）に示すように、案内部６２の段部６２ｂに接触してその移動を案内される。そして、図７（Ｃ）に示すように、規制部材３１の他端部３１ｂが係合凹部６１に係合し、リング部材６０およびキャリア２２の回転が規制される。

なお、リング部材６０が周方向Ｃの他方側に回転しているときも、上記と同様の動作によって規制部材３１の他端部３１ｂが係合凹部６１に係合し、リング部材６０およびキャリア２２の回転が規制される。
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と遊星ギヤ機構１７との間に減速機構がない構成において、リング部材６０の回転を規制してキャリア２２の回転を規制することにより、異常時に伝達比θ２／θ１を固定することが可能となる。

また、高速回転するものの伝達トルクの小さいロータ１８ａと一体回転している、キャリア２２の回転を規制部材３１によって規制するので、規制に要する力を小さくすることができ、その結果、伝達比θ２／θ１の固定に際して規制部材３１にかかる負荷を小さくでき、規制部材３１を小型化できる。
さらに、遊星ギヤ機構１７において高速回転するキャリア２２やリング部材６０は比較的大径となるので、リング部材６０の１回転のなかで、規制部材３１が係合可能な回転位置（係合凹部６１）を多数設けることが可能となり、その結果、異常が発生したときに応答性良く、伝達比θ２／θ１を固定することが可能となる。

また、ロータ１８ａおよびキャリア２２が、例えば第１のサンギヤ１９の回転数の１０倍程度の回転数で高速回転することにより、伝達比θ２／θ１を変更することができる。規制部材３１によって伝達比θ２／θ１を固定するとき、規制部材３１は、高速で回転していて負荷が小さいロータ１８ａと一体回転するキャリア２２の回転を規制することとなるので、規制部材３１にかかる負担が小さく、規制部材３１を小型にできる。

さらに、電磁ソレノイド３２を用いて規制部材３１を係合解除位置Ｄ２から係合位置Ｄ１に動かすことで、キャリア２２の回転を規制することができる。
また、リング部材６０の外周面６０ａに形成された係合凹部６１に規制部材３１が係合するようになっている。これにより、規制部材３１に対してリング部材６０が動かないように両者を確実に係合できる。

さらに、係合凹部６１をリング部材６０の外周面６０ａの周方向Ｃに等間隔に複数配置している。キャリア２２が回転している場合において、単位時間当たりに係合凹部６１が規制部材３１と対向する回数を多くできる。これにより、規制部材３１が係合凹部６１に係合する際に、係合を開始するまでのタイムラグを短くすることができる。
さらに、遊星ギヤ機構用モータ１８のロータ１８ａをステアリングシャフト３と同軸に配置している。これにより、遊星ギヤ機構用モータ１８がステアリングシャフト３の径方向に張り出す量を少なくでき、車両用操舵装置１を小型化することができる。また、遊星ギヤ機構１７と遊星ギヤ機構用モータ１８との間に減速機構がないことから部品点数を少なくしてコストを低減することができる。

また、電磁ソレノイド３２のソレノイドハウジング５２を、キャリア２２の径方向Ｒに対して傾斜させている。これにより、ソレノイドハウジング５２と周囲の部材（例えば、遊星ギヤ機構用モータ１８）との干渉を回避しつつ、両者を近接して配置できる。これにより、車両用操舵装置１の全長をより短くすることができる。
さらに、電磁ソレノイド３２や規制部材３１を、操舵部材２から遠い第２のシャフト６側に配置している。すなわち、操舵部材２付近の配置スペースの狭い場所に比べて配置スペースに余裕のある場所に、電磁ソレノイド３２や規制部材３１を配置している。これにより、レイアウトの自由度を高めることができる。

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、リング部材６０を廃止して、規制部材３１をキャリア２２に係合させるようにしてもよい。また、規制部材３１をキャリア２２の軸方向に移動させてキャリア２２と係合させてもよい。また、規制部材３１をキャリア２２の径方向Ｒと平行に配置してもよい。さらに、アクチュエータとして、油圧シリンダやカム機構等の他の機構を用いてもよい。また、遊星伝達機構として、遊星ギヤ機構１７の各歯車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。

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１の要部の断面図である。 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。 図２の電磁ソレノイドの周辺の要部の拡大図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う要部の断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、キャリアの回転を規制する動作について説明するための要部の断面図である。

符号の説明

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、４Ｌ，４Ｒ…転舵輪、１７…遊星ギヤ機構（伝達比可変機構）、１８…遊星ギヤ機構用モータ（電動モータ）、１８ａ…ロータ、１９…第１のサンギヤ、２０…第２のサンギヤ、２１…遊星ギヤ、２２…キャリア（環状の所定の要素）、３１…規制部材、３２…電磁ソレノイド（アクチュエータ）、６０…リング部材（環状部材）、６０ａ…（リング部材の）外周面、６１…係合凹部（凹部）、Ｃ…（リング部材の外周面の）周方向、Ｄ１…係合位置、Ｄ２…係合解除位置、Ｌ…軸線、θ１…操舵角、θ２…転舵角、θ２／θ１…伝達比。

Claims (5)

1. 操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の伝達比を変更可能な伝達比可変機構と、
   この伝達比可変機構の環状の所定の要素と一体回転可能なロータを含み、伝達比を変更するための電動モータと、
   異常が発生したときに上記伝達比を固定するためのロック機構とを備え、
   上記ロック機構は、上記所定の要素または所定の要素と一体回転する環状部材に係合して上記所定の要素の回転を規制可能な規制部材を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記伝達比可変機構は、操舵部材に連なる第１のサンギヤと、第１のサンギヤの軸線と一致する軸線を有し転舵輪に連なる第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遊星ギヤと、遊星ギヤを自転可能且つ上記第１および第２のサンギヤの軸線回りに一体回転可能に支持する環状のキャリアとを含み、
   上記所定の要素は上記キャリアを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１または２において、上記ロック機構は、規制部材を所定の要素または環状部材に係合する係合位置とこの係合が解除された係合解除位置とに変位可能なアクチュエータを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項１，２または３において、上記所定の要素または環状部材の外周面に形成され、規制部材と係合可能な凹部を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
5. 請求項４において、上記凹部は、上記所定の要素または環状部材の外周面の周方向に等間隔に複数配置されていることを特徴とする車両用操舵装置。

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