JP2009216166A - 伝達比可変機構および車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型の伝達比可変機構および車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】伝達比可変機構の出力部材１７は、出力部材本体５８に取り付けられた座形成部材５９を有する。座形成部材５９の第１の面の載置溝６４に載置されたころ６１により凸部５６を構成する。ころ６１を保持するための保持器（図示せず）を取り付けるための装着溝６５を、座形成部材５９の第２の面に形成する。座形成部材５９の周方向Ｓ２に関して、載置溝６４と装着部６５とが互い違いの交互に配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、伝達比可変機構および車両用操舵装置に関する。

歯車装置として、いわゆるコリオリ運動をする機構を採用した装置が提案されている（特許文献１の第５−１図を参照）。上記歯車装置では、入力両面傘歯車の歯をころにより形成している。そのころの両端からは段付き状の小径軸が突出しており、その小径軸を受ける保持板が、傘歯車本体の両側面に隣接して配置されている。
特公平７−５６３２４号公報

上記の歯車装置では、２つの保持板を傘歯車本体の側面に、どのように取り付けるかについては明示されていない。各保持板のねじ挿通孔を挿通するねじを、傘歯車本体の対応する側面のねじ孔にねじ込んで、各保持板を対応する側面に固定する場合、保持板において、ころのための保持溝と上記ねじ挿通孔とが整列していると、保持板が径方向に大型となり、可及的に、歯車装置が大型化する。

上記の歯車装置を車両用操舵装置に適用した場合、車両用操舵装置が大型化する。
本発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、小型の伝達比可変機構および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、第１の軸線（Ａ）の回りに回転可能な入力部材）１６）および出力部材（１７）と、入力部材および出力部材の差動回転を許容するように両部材を連結し且つ上記第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線（Ｂ）の回りに回転可能である中間部材（１８）と、中間部材を駆動するための電動モータ（１９）と、入力部材、中間部材および出力部材のうちの少なくとも１つの部材に設けられた環状の座形成部材（５９；５９Ａ）とを備え、入力部材および中間部材の何れか一方に設けられた凸部（５２）が他方に設けられた凹部（５３）に嵌合するとともに、出力部材および中間部材の何れか一方に設けられた凸部（５６）が他方に設けられた凹部（５７）に嵌合し、上記凸部は、当該凸部に対応する座形成部材に、保持器（６０）によって保持された状態で取り付けられた複数のころ（６１）により形成されており、上記座形成部材は、環状の座としての第１の面（６２）と、第１の面とは座形成部材の軸方向（Ｊ２）に対向する第２の面（６３；６３Ａ）と、第１の面に放射状に配列され上記複数のころを載置した複数の載置溝（６４）と、第２の面または第２の面に近接して放射状に配列され保持器の取付部（７０）を装着するための複数の装着部（６５；６５Ａ）とを含み、載置溝および装着部は、座形成部材の周方向（Ｓ２）に関して互い違いの交互に配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、座形成部材の第１の面に配列された載置溝および第２の面または第２の面に近接して配列された装着部が、座形成部材の周方向に関して互い違いの交互に配置されているので、座形成部材をその軸方向に関して小型にすることができ、ひいては、伝達比可変機構を小型にすることができる。
また、上記保持器は、ころを座形成部材の載置溝に載置した状態で射出成形された樹脂部材からなる場合がある（請求項２）。この場合、保持器の成形と同時に保持器をころに装着することができ、組立工数を削減することができる。

また、上記保持器は、ころの外端（６６）を保持する外保持器（６７）と、ころの内端（６８）を保持する内保持器（６９）と、座形成部材を径方向（Ｋ２）に挿通する溝または孔を通して外保持器および内保持器を連結する連結部（７０）とを含み、上記保持器は、外保持器、内保持器および連結部が一体に射出成形された樹脂部材からなる場合がある（請求項３）。この場合、保持器の成形と同時に保持器をころおよび座形成部材に取り付けることができ、組立工数を削減することができる。

また、上記装着部は、座形成部材の第２の面に形成された溝である場合がある（請求項４）。この場合、環状の座形成部材が、その第１の面に形成された載置溝を有し、その第２の面に形成された装着部としての溝を有することになるので、座形成部材を、例えは鍛造により容易に製造することができる。
また、本発明は、上記の伝達比可変機構を用いて、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比である伝達比を変更する車両用操舵装置を提供する（請求項５）。伝達比可変機構を小型化できるので、十分な衝撃吸収ストロークを確保しつつ車両用操舵装置の小型化を図ることができる。

なお、上記において、括弧内の参照符号は、後述する実施の形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

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伝達比可変機構を備える車両用操舵装置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。車両用操舵装置１は、操舵部材２の操舵角θ１に対する転舵輪の転舵角θ２の比としての伝達比θ２／θ１を変更することのできるＶＧＲ（Variable Gear Ratio ）機能を果たすための伝達比可変機構５を有している。

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、互いに同軸上に配置された第１〜第３の軸としての第１〜第３のシャフト３１〜３３を含んでいる。第１〜第３のシャフト３１〜３３の中心軸線としての第１の軸線Ａは、当該第１〜第３のシャフト３１〜３３の回転軸線でもある。

第１のシャフト３１の一端に操舵部材２が同行回転可能に連結されている。第１のシャフト３１と第２のシャフト３２との間に、上記伝達比可変機構５が介在しており、その伝達比可変機構５を介して第１および第２のシャフト３１，３２が差動回転可能に連結されている。第２のシャフト３２の他端と第３のシャフト３３の一端とは、トーションバー６を介して所定の範囲内で弾性的に相対回転可能且つ動力伝達可能に連結されている。

第３のシャフト３３の他端は、自在継手７、中間軸８、自在継手９および転舵機構１０等を介して、転舵輪４Ｌ，４Ｒと連なっている。
転舵機構１０は、自在継手９に連なるピニオン軸１１と、ピニオン軸１１の先端のピニオン１１ａに噛み合うラック１２ａ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１２とを有している。ラック軸１２の一対の端部のそれぞれにタイロッド１３Ｌ，１３Ｒを介してナックルアーム１４Ｌ，１４Ｒが連結されている。

上記の構成により、操舵部材２の回転は、ステアリングシャフト３、伝達比可変機構５、中間軸８を介して転舵機構１０に伝達される。転舵機構１０では、ピニオン１１ａの回転がラック軸１２の軸方向の運動に変換される。ラック軸１２の軸方向の運動は、各タイロッド１３Ｌ，１３Ｒを介して対応するナックルアーム１４Ｌ，１４Ｒに伝えられ、これらのナックルアーム１４Ｌ，１４Ｒがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１４Ｌ，１４Ｒに連結された対応する転舵輪４Ｌ，４Ｒがそれぞれ操向する。

伝達比可変機構５は、ステアリングシャフト３の第１および第２のシャフト３１，３２間の回転伝達比（伝達比θ２／θ１）を変更可能であり、ニューテーションギヤ機構とされている。この伝達比可変機構５は、第１のシャフト３１とは同行回転可能に設けられた可動ハウジングとしての筒状のハウジング１５と、ハウジング１５とは同行回転可能に設けられた環状の入力部材１６と、ハウジング１５内に収容され、第２のシャフト３２の一端に設けられた環状の出力部材１７と、入力部材１６と出力部材１７との間に介在する中間部材１８と、中間部材１８を駆動する伝達比可変機構用アクチュエータとしての電動モータ１９とを含んでいる。伝達比可変機構用の電動モータ１９は、ステアリングシャフト３の軸方向に関して、入力部材１６に隣接して配置されている。

上記のハウジング１５は、車体側部材（例えばダッシュボード）に固定されたハウジング１００によって、軸受２０を介して回転可能に支持されている。ハウジング１５は、筒状部２１と、筒状部２１の一端を閉塞する端壁２２とを有している。第１のシャフト３１の一端がハウジング１５の端壁２２とは同行回転可能に連結されている。出力部材１７は筒状部２１内において、端壁２２に対向する状態に配置されている。出力部材１７は、軸受２３を介してハウジング１５によって回転可能に支持されている。

また、入力部材１６は、端壁２２とは反対側において筒状部２１の他端の内周とは同行回転可能に連結されている。入力部材１６の中心の挿通孔２４には、筒軸からなるモータ軸２５が挿通されている。そのモータ軸２５は軸受２６を介して入力部材１６によって回転可能に支持されている。モータ軸２５は、伝達比可変機構用の電動モータ１９の回転軸として機能する。

また、筒軸からなるモータ軸２５内には、第２のシャフト３２が同軸的に挿通されている。その第２のシャフト３２の一端に、出力部材１７が同軸的に同行回転可能に取り付けられている。すなわち、第２のシャフト３２が出力部材１７の支軸を構成している。第２のシャフト３２は、第２のシャフト３２の軸方向に離隔する一対の軸受２７を介してモータ軸２５によって回転可能に支持されている。

入力部材１６は、ハウジング１５を介して操舵部材２および第１のシャフト３１とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。出力部材１７は、第２のシャフト３２とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。第１の軸線Ａは、入力部材１６および出力部材１７の中心軸線および回転軸線でもある。出力部材１７は、第２のシャフト３２、第３のシャフト３３、中間軸８、転舵機構１０を介して転舵輪４Ｌ，４Ｒに連なっている。

上記の中間部材１８は、第１の軌道輪としての内輪２８と、第２の軌道輪としての外輪２９と、内輪２８および外輪２９間に介在する玉等の転動体３０とを含んで軌道輪ユニットとしての４点接触軸受を構成している。転動体３０としては、円筒ころ、針状ころ、円錐ころでも良い。また単列または複列でも良い。複列にすると、内輪２８の倒れを防止できる。複列のものとして、複列アンギュラ軸受を例示できる。

中間部材１８の内輪２８および外輪２９は、第１の軸線Ａに対して傾斜角度γ（図２参照）で傾斜する中心軸線としての第２の軸線Ｂを有している。再び図１を参照して、外輪２９が転動体３０を介して内輪２８に回転可能に支持されているので、内輪２８の回転が規制された状態で、外輪２９は第２の軸線Ｂの回りを回転可能である。また、伝達比可変機構用アクチュエータとしての電動モータ１９によって内輪２８が駆動されることに伴い、中間部材１８の外輪２９は第１の軸線Ａの回りを回転可能である。すなわち、内輪２８および外輪２９は、第１の軸線Ａ回りにコリオリ運動（首振り運動）可能である。

伝達比可変機構用アクチュエータとしての電動モータ１９は、第１の軸線Ａ回りに関する内輪２８の回転数を変更することにより、伝達比θ２／θ１を変更する。
電動モータ１９は、例えば、ステアリングシャフト３とは同軸的に配置されたブラシレスモータからなり、内輪２８およびモータ軸２５とは同行回転するようにモータ軸２５の外周に取り付けられたロータ３４と、このロータ３４を取り囲むとともにハウジング１００に固定されたステータ３５とを含んでいる。ロータ３４は、第１の軸線Ａの回りを回転するようになっている。

車両用操舵装置１は、ステアリングシャフト３に操舵補助力を付与するための操舵補助力付与機構３６を備えている。操舵補助力付与機構３６は、操舵補助力発生用のアクチュエータとしての電動モータ３７と、電動モータ３７の出力回転を減速して第３のシャフト３３に伝達する減速機構３８とを含む。電動モータ３７は、例えばブラシレスモータからなる。

減速機構３８は、例えばウォームギヤ機構からなり、電動モータ３７の出力軸３７ａに連結された駆動歯車としてのウォーム軸３９と、ウォーム軸３９と噛み合い且つ第３のシャフト３３に同行回転可能に連結された従動歯車としてのウォームホイール４０とを含んでいる。なお、減速機構３８は、ウォームギヤ機構に限らず、平歯車やはすば歯車を用いた平行軸歯車機構等の他の歯車機構を用いてもよい。

上記伝達比可変機構５および操舵補助力付与機構３６は、ハウジング１００に設けられており、このハウジング１００内に収容されている。本実施の形態では、ハウジング１００は、ステアリングコラムとして、車両の乗員室（キャビン）内に配置されている。なお、ハウジング１００を、中間軸８を取り囲むように配置してもよいし、車両のエンジンルーム内に配置してもよい。

上記伝達比可変機構用の電動モータ１９および操舵補助用の電動モータ３７の駆動は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含むＥＣＵ４１（Electronic Control Unit)によって制御される。制御部４１は、駆動回路４２を介して伝達比可変機構用の電動モータ１９と接続されているとともに、駆動回路４３を介して操舵補助用の電動モータ３７と接続されている。

ＥＣＵ４１には、操舵角センサ４４、伝達比可変機構用の電動モータ１９の回転角を検出するための回転角検出手段としてのモータレゾルバ４５、トルク検出手段としてのトルクセンサ４６、転舵角センサ４７、車速センサ４８およびヨーレートセンサ４９がそれぞれ接続されている。
各センサ４４〜４９からの信号が、ＥＣＵ４１に入力される。具体的には、操舵角センサ４４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３１の回転角についての信号が入力される。また、モータレゾルバ４５からは、伝達比可変機構用の電動モータ１９のロータ３４の回転角θｒについての信号が入力される。

トルクセンサ４６から、操舵部材２に作用する操舵トルクＴに対応する値として、第２および第３のシャフト３２，３３間に作用するトルクについての信号がＥＣＵ４１に入力される。転舵角センサ４７から、転舵角θ２に対応する値として第３のシャフト３３の回転角についての信号がＥＣＵ４１に入力される。車速センサ４８から、車速Ｖについての信号がＥＣＵ４１に入力される。ヨーレートセンサ４９から、車両のヨーレートγについての信号がＥＣＵ４１に入力される。

ＥＣＵ４１は、各上記センサ４４〜４９から入力した信号等に基づいて、伝達比可変機構用の電動モータ１９および操舵補助用の電動モータ３７の駆動を制御する。
上記の構成により、伝達比可変機構５の出力は、操舵補助力付与機構３６を介して転舵機構１０に伝達される。より具体的には、操舵部材２に入力された操舵トルクは、第１のシャフト３１を介して伝達比可変機構５の入力部材１６に入力され、中間部材１８を介して出力部材１７から第２のシャフト３２に伝達される。第２のシャフト３２に伝達された操舵トルクは、トーションバー６および第３のシャフト３３に伝わり、操舵補助用の電動モータ３７からの出力と合わさって中間軸８等を介して転舵機構１０に伝達される。

図２を参照して、入力部材１６および中間部材１８の外輪２９の互いに対向する端面に、環状の動力伝達面５０，５１が形成されている。動力伝達面５０，５１はステアリングシャフト３の軸方向Ｊ１に対向している。入力部材１６の動力伝達面５０および外輪２９の動力伝達面５１の何れか一方に設けられた複数の嵌合可能部としての凸部５２が、他方に設けられた対応する嵌合可能部としての凹部５３に嵌合するようにされている。凸部５２および凹部５３が互いに噛み合うことにより、入力部材１６および外輪２９が互いに動力伝達可能に連結されている。本実施の形態では、入力部材１６の動力伝達面５０に凸部５２が設けられ、外輪２９の動力伝達面５１に凹部５３が設けられている例に則して説明する。

また、出力部材１７および中間部材１８の外輪２９の互いに対向する端面に、動力伝達面５４，５５が形成されている。動力伝達面５４，５５は軸方向Ｓに対向している。出力部材１７の動力伝達面５４および外輪２９の動力伝達面５５の何れか一方に設けられた嵌合可能部としての凸部５６が、他方に設けられた嵌合可能部としての凹部５７に嵌合するようにされている。凸部５６および凹部５７が互いに噛み合うことにより、出力部材１７および外輪２９が互いに動力伝達可能に連結されている。本実施の形態では、出力部材１７の動力伝達面５４に凸部５６が設けられ、外輪２９の動力伝達面５５に凹部５７が設けられている場合に則して説明する。

動力伝達面５０，５１の凸部５２および凹部５３の構造と、動力伝達面５４，５５の凸部５６および凹部５７の構造とは同じであるので、後者に則して説明する。
図３を参照して、中間部材１８の外輪２９の環状の動力伝達面５５に形成された複数の凹部５７は、動力伝達面５５の径方向Ｋ１に延び放射状に配列された複数の溝からなる。凹部５７は動力伝達面５５の周方向Ｓ１に等間隔で並べられている。

図３および図４を参照して、出力部材１７は、出力部材本体５８と、出力部材本体５８に、例えばねじ（図示せず）により固定された環状の座形成部材５９と、座形成部材５９に、保持器６０（図３では保持器６０を図示していない）によって保持された状態で取り付けられた複数のころ６１とにより構成されている。
ころ６１は、図３に示されるような円錐状であってもよいし、円柱状であってもよい。各ころ６１の半部は、座形成部材５９の対応する載置溝６４から突出しており、その突出する半部によって、凸部５６が構成されている。

図４に示すように、複数のころ６１は、複数のころ６１の外端６６を一括して保持する環状の外保持器６７と、複数のころ６１の内端６８を一括して保持する環状の内保持器６９とによって、座形成部材５９に取り付けられている。
各ころ６１の外端６６は、環状の動力伝達面５４の径方向の相対的に外方に配置され、内端６８は、相対的に内方に配置されている。ころ６１が円錐ころの場合、内端６８の径が外端６６の径よりも小さくされる。

図５、図６および図７を参照して、環状の座形成部材５９は、座形成部材５９の軸方向Ｊ２に対向する第１の面６２および第２の面６３を有している。ころ６１のための座としての第１の面６２には、座形成部材５９の径方向Ｋ２（図５参照。図６および図７では、紙面と直交する方向に相当）に延びるように上記した複数の載置溝６４が放射状に配列されており、複数の載置溝６４は、座形成部材５９の周方向Ｓ２（図３参照）に等間隔で並べられている。各載置溝６４のそれぞれに、ころ６１が嵌合されている。

図７に示すように、座形成部材５９の第２の面６３には、保持器６０の取付部（後述する図８、図９の連結部７０に相当）を装着するための複数の装着部としての装着溝６５が座形成部材５９の周方向Ｓ２に等間隔で並べられ、放射状に配列されている。装着溝６５は、図５に示すように、座形成部材５９の径方向Ｋ２に延びている。
本実施の形態の主に特徴とするところは、図７に示すように、載置溝６４および装着溝６５が、座形成部材５９の周方向Ｓ２に関して互い違いの交互に配置されている点にある。

図４を参照して、保持器６０は、ころ６１の外端６６を保持する外保持器６７と、ころ６１の内端６８を保持する内保持器６９と、外保持器６７および内保持器６９を互いに連結する連結部７０（図８も参照）とを備えている。図５および図６を参照して、連結部７０は、座形成部材５９を径方向Ｋ２に挿通する上記装着溝６５を通して、外保持器６７および内保持器６９を連結している。

また、保持器６０は、ころ６１を座形成部材５９の載置溝６４に載置した状態で射出成形された樹脂部材からなっている。すなわち、射出成形によって、外保持器６７、内保持器６９および連結部７０が単一の樹脂で一体に形成されている。
図５、図６、図８および図９を参照して、外保持器６７は、環状の本体７１を有している。本体７１の軸方向の一端７１ａには、本体７１の径方向内方へ突出する環状突起７２が形成されている。本体７１の軸方向の他端７１ｂには、本体７１の径方向内方へ突出するように上記連結部７０の一端が連結されている。

環状突起７２には、各ころ６１の外端６６をそれぞれ固定するための複数の固定溝７３が形成されている。複数の固定溝７３は、本体７１の径方向に沿って延び、本体７１の周方向に等間隔で配置されている。図６および図９に示すように、各固定溝７３は、断面半円状をなしている。図６に示すように、固定溝７３と載置溝６４との間で、ころ６１が挟持される。

図５および図８を参照して、内保持器６９は、環状の本体７４を有している。本体７４の軸方向の一端７４ａには、本体７４の径方向外方へ突出する環状突起７５が形成されている。本体７４の軸方向の他端７４ｂには、本体７４の径方向外方へ突出するように上記連結部７０の他端が連結されている。
環状突起７５には、各ころ６１の内端６８をそれぞれ固定するための複数の固定溝７６が形成されている。複数の固定溝７６は、本体７４の径方向に沿って延び、本体７４の周方向に等間隔で配置されている。図示していないが、各固定溝７６は断面半円状をなしている。図５に示すように、固定溝７６と載置溝６４との間で、ころ６１が挟持される。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、入力部材１６および中間部材１８の外輪２９の凸部５２および凹部５３が噛み合いの位相が、出力部材１７および中間部材１８の外輪２９の凸部５６および凹部５７の噛み合いの位相に対して、半波長λ／２ずれている。これにより、双方の噛み合い部における噛合振動が逆位相となるので、互いに他を弱め合うことになる。その結果、伝達比可変機構５の作動音を低減することができ、また、各部の疲労強度を向上することができる。このように振動が低減できるので、従来用いていた振動絶縁構造（振動絶縁ゴム、制振合金等）を簡素化することも可能である。なお、上記のように位相をずらす構造は、各部材１６〜１８の加工のときの加工治具の位置合わせの変更のみでよく、製造コストが上昇することはない。

次に、車両用操舵装置１の動作の一例について説明する。なお、以下では、（ｉ）伝達比可変機構用の電動モータ１９のロータ３４の回転が規制されている場合と、（ｉｉ）電動モータ１９のロータ３４が回転しており、且つ入力部材１６の回転が規制されている場合と、（ｉｉｉ）電動モータ１９のロータ３４が回転しており、且つ入力部材１６が回転している場合と、を説明する。

上記（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）の何れの場合も、凸部５２の数が３８で凹部５３の数が４０とされ、且つ凸部５６の数が４０で凹部５７の数が４０とされているものとして説明する。
上記（ｉ）の場合、すなわち、図示しないロック機構によって、伝達比可変機構用の電動モータ１９のロータ３４の回転が規制されている場合において操舵部材２の操作により第１のシャフト３１が回転すると、入力部材１６の凸部５２が第１の軸線Ａの回りを回転する。このとき、中間部材１８は第１の軸線Ａの回りを回転するコリオリ運動をせず、外輪２９のみがその第２の軸線Ｂ回りを回転する。この回転により、凹部５７が設けられている外輪２９が回転し、さらに第２のシャフト３２を回転させる。

その結果、入力部材１６が１回転したときに外輪２９が３８／４０回転する。このとき、出力部材１７は、３８／４０回転する。すなわち、入力部材１６の回転が１９／２０に減速される。
上記（ｉｉ）の場合、すなわち、伝達比可変機構用の電動モータ１９のロータ３４が回転しており、且つ運転者が操舵部材２を保持していることにより入力部材１６の回転が規制されている場合、ロータ３４が第１の軸線Ａの回りを回転することにより、中間部材１８がコリオリ運動する。これにより、外輪２９が入力部材１６と出力部材１７とを互いに逆回転させようとする。しかしながら、入力部材１６の回転が規制されていることにより、出力部材１７のみが回転する。

このとき、凹部５３の数が凸部５２の数と比べて２つ多くされている結果、中間部材１８の内輪２８が１回転しているときに、外輪２９は上記の歯数差（２つ）に相当する量だけ位相が進むことになる。これが外輪２９の回転になる。その結果、内輪２８が１回転したときに、外輪２９は上記の歯数差に相当する量だけ回転し、出力部材１７は２／４０回転する。以上より、伝達比可変機構用の電動モータ１９のロータ３４の回転が１／２０に減速されて出力される。

上記（ｉｉｉ）の場合、すなわち、伝達比可変機構用の電動モータ１９のロータ３４が回転しており、且つ運転者が操舵部材２を操舵していることにより入力部材１６が回転している場合には、出力部材１７の回転量は、上記（ｉｉ）の回転量に入力部材１６（操舵部材２）の回転量を加えた値となる。
これにより、車両が比較的低速で走行している場合等には、伝達比（θ２／θ１）を大きくして運転者による操舵部材２の操作量を少なくして転舵することができる。

また、車両が比較的高速で走行している場合には、例えば、操舵角θ１と車両のヨーレートγとを比較し、車両の挙動を判定する。その結果、操舵角θ１から判定される車両の挙動と検出されたヨーレートγから判定される車両の挙動とが一致していないときには、伝達比可変機構用の電動モータ１９のロータ３４の回転を増速したり、減速したりすることにより、車両のスタビリティコントロール（姿勢安定制御）を行う。なお、このとき、カウンタステア操作が行われるように伝達比可変機構用の電動モータ１９のロータ３４の駆動を制御することもできる。

なお、伝達比可変機構用の電動モータ１９のロータ３４をロックするための上記ロック機構としては、上記ロータ３４のロータコアまたはロータコアとは同行回転する環状の部材の外周に設けられた例えば複数の凹部からなる被規制部と、ハウジングその他の固定部に固定され、被規制部に係合することにより、被規制部の回転を規制する規制部とを有する構造を例示することができる。

本実施の形態によれば、出力部材１７の座形成部材５９の第１の面６２に配列された載置溝６４および第２の面６３に配列された装着溝６５が、座形成部材５９の周方向Ｓ２に関して互い違いの交互に配置されているので、座形成部材５９をその軸方向Ｊ２に関して小型にすることができ、ひいては、伝達比可変機構５を小型にすることができる。
また、座形成部材５９に複数のころ６１を保持するための保持器６０が、ころ６１を座形成部材５９の載置溝６４に載置した状態で射出成形された樹脂部材からなるので、保持器６０の成形と同時に保持器６０をころ６１に装着することができ、組立工数を削減することができる。また、保持器６０を出力部材本体に取り付けるためのアンダーカット部やねじ孔が不要であり、構造を簡素化することができる。また、出力部材本体が不必要に厚肉になることがない。

また、保持器６０が、ころ６１の外端６６を保持する外保持器６７と、ころ６１の内端６８を保持する内保持器６９と、座形成部材５９を径方向Ｋ２に挿通する装着溝６５を通して外保持器６７および内保持器６９を連結するブリッジとして機能する連結部７０とを含んでいる。その保持器６０の全体が一体に射出成形された樹脂部材からなるので、保持器６０の成形と同時に保持器６０をころ６１および座形成部材５９に取り付けることができ、組立工数を削減することができる。

特に、保持器６０の連結部７０を装着するための装着部として、座形成部材５９の第２の面６３に形成された装着溝６５を採用しているので、下記の利点がある。すなわち、第１の面６２に載置溝６４を有し第２の面６３に装着溝６５を有する環状の座形成部材５９を例えは鍛造により容易に製造することが可能となる。
また、上記の伝達比可変機構５を用いて、操舵部材２の操舵角θ１に対する転舵輪４Ｌ，４Ｒの転舵角θ２の比である伝達比を変更する車両用操舵装置１であれば、伝達比可変機構５を小型化できるので、十分な衝撃吸収ストロークを確保しつつ車両用操舵装置１の小型化を図ることができる。

また、伝達比可変機構用の電動モータ１９のモータ軸２５を筒軸として、そのモータ軸２５内に、伝達比可変機構５の出力部材１７と同行回転する第２のシャフト３２が挿通されているので、伝達比可変機構５の出力部材１７を入力部材１６よりも操舵部材２側に配置し、入力部材１６を出力部材１７よりも転舵機構１０側に配置するレイアウトが可能となった。

また、モータ軸２５が、入力部材１６を挿通しており、その一端（アッパー側）が、中間部材１８の内輪２８に連結され、その他端（ロア側）が、伝達比可変機構用の電動モータ１９のロータ３４と連結されている。したがって、電動モータ１９は他の軸（例えば回転する軸）に取り囲まれることがなく、その結果、電動モータ１９のハウジングを外部部材としての例えばステアリングコラムに固定することが可能となる。しかも、電源配線、信号配線と電動モータ１９との接続を、回転端子等を用いることなく、簡単な構造で達成することができる。モータ軸２５としては安価な中空材を用いればよく、また、上記のように回転端子等も不要なので、製造コストを安くすることができる。

また、電動モータ１９のハウジング１００は非回転でよいので、伝達比可変機構５の動力伝達経路に、電動モータ１９の回転慣性が付与されることがない結果、伝達比可変機構５の挙動が安定する。
なお、保持器６０の樹脂成形は、座形成部材５９が出力部材本体５８に取り付けられた状態で実施してもよいし、座形成部材５９を出力部材本体５８に取り付ける前に実施してもよい。例えば、図１１に示すように、座形成部材５９、保持器６０および複数のころ６１によって構成されたサブアセンブリＳＡを予め製造し、このサブアセンブリＳＡを出力部材本体５８に取り付けて出力部材１７を製造するようにしてもよい。

また、図７の実施の形態では、保持器６０の取付部としての連結部７０を装着するため装着部として、座形成部材５９の第２の面６３に形成された装着溝６５を用いたが、これに限らず、図１２に示すように、装着部として、座形成部材５９Ａの第２の面６３Ａに近接して設けられ、座形成部材５９Ａを径方向（紙面とは直交する方向）に挿通する装着孔６５Ａを用いてもよい。

上記各実施の形態では、保持器６０の取付部として、外保持器６７および内保持器６９を連結する連結部７０を用いたが、これに限らず、取付部として、外保持器６７から径方向内方向へ突出する突起や、内保持器６９から径方向外方へ突出する突起を用いるようにしてもよい。
座形成部材５９，５９Ａを金型の一部として用いて保持器６０を形成したが、これに限らず、座形成部材５９，５９Ａを用いずに、保持器６０を成形してもよい。成形後の保持器６０をころ６１を保持した座形成部材５０に組み込むようにしてもよい。

上記各実施の形態の伝達比可変機構５は、入出力部材、中間部材、電動モータ等が同軸上に配置され、径方向に関してスリムである。また、伝達比可変機構５として高減速比の設定が可能であるので、電動モータ１９としては、大型化してトルクを増大せずとも、回転数のみを増大させて、出力を増大させればよいという利点がある。また、高減速比の設定が可能であるので、微小な挙動の必要な機構への適用に適している。

例えば、図１３に示すような剛性を調整可能なスタビライザ装置８０に適用することができる。具体的には、スタビライザ装置８０は、車両の左右方向に延びるように同軸上にら配置された一対のトーションバー８１，８２と、これら一対のトーションバー８１，８２間に配置された伝達比可変機構５とを含むスタビライザバー８３を備えている。
第１のトーションバー８１は、第１のアーム８４を介して第１の車輪支持部材８５に連結されており、第２のトーションバー８２は、第２のアーム８６を介して第２の車輪支持部材８７に連結されている。各車輪支持部材８５，８７は、それぞれ対応する車輪７７，７８を支持しており、各車輪支持部材８５，８７には、例えばマクファーソンストラットなどのサスペンション装置（図示せず）が連結されている。車輪７７，７８は転舵輪４Ｌ，４Ｒであってもよい。

また、図１の例を参考にして説明すると、図１の第１のシャフト３１が図１３の第１のトーションバー８１に相当し、図１の第２のシャフト３２が図１３の第２のトーションバー８２に相当することになる。図１３では、電動モータ２１のレイアウトを模式的に示してあるが、出力部材１７と同行回転する軸が、電動モータ２１の筒軸からなる回転軸を挿通している、図１と同じ構成を採用してもよい。

従来のスタビライザ装置では、左右一方のサスペンションの変位をトーションバーのねじれを介して他方のサスペンションに伝達させ、その結果、車両のロールを低減している。これに対して、本実施の形態では、一方のサスペンションによって生起されたトーションバー８１（または８２）のねじれを伝達比可変機構５により調整して所望の伝達比で他方のサスペンションに伝達することができる。すなわち、トーションバー８１，８２の全体のねじり剛性の調整を通じて、スタビライザ装置８０の剛性をアクティブに変更することが可能である。

また、図１４に示すように、伝達比可変機構５の入力部材１６または出力部材１７の回転を直線運動に変換する運動変換機構としての例えばねじ機構８８と組み合わせることにより、微小な伸縮を達成する伸縮装置８９を提供することができる。
例えば、ねじ機構８８は、入力部材１６または出力部材１７の何れか一方とは同行回転可能に設けられたねじ軸９０と、このねじ軸９０と螺合し且つ車体側部材２００によって回転不能に且つ軸方向移動可能に支持されたナット９２とを備えている。図１４の例では、出力部材１７を回転不能に固定し、ねじ機構８８の回転不能なナット９２に固定された軸９３を伸縮させる。

平面図である図１５に示すトー調整装置１０１のように、左右のタイロッド１３Ｌ，１３Ｒの端部とナックルアーム１４Ｌ，１４Ｒとの間に、上記の伸縮装置９１を設けて、左右の転舵輪４Ｌ，４Ｒ（例えば前輪）に関するトー（トー角９４）を独立してアクティブに調整するようにしてもよい。
また、平面図である図１６に示すトー調整装置１０２のように、左右のタイロッド１３０Ｌ，１３０Ｒの端部間を回動可能に連結する連結部９５と車体９６との間に、上記の伸縮装置９１を配置して、左右の非転舵輪４００Ｌ，４００Ｒのトー（トー角９４Ａ）を単一の伸縮装置９１によって一括してアクティブに調整するようにしてもよい。

正面図である図１７に示すキャンバ調整装置１０３のように、左右のタイロッド１３Ｌ，１３Ｒの端部とナックルアーム１４Ｌ，１４Ｒとの間に、上記の伸縮装置９１を設けて、左右の転舵輪４Ｌ，４Ｒ（例えば前輪）に関するキャンバ（キャンバ角９７）を独立してアクティブに調整するようにしてもよい。
また、正面図である図１８に示すキャンバ調整装置１０４のように、左右のタイロッド１３０Ｌ，１３０Ｒの端部間を回動可能に連結する連結部９５と車体９６との間に上記の伸縮装置９１を配置して、左右の非転舵輪４００Ｌ，４００Ｒ（例えば後輪）のキャンバ（キャンバ角９７Ａ）を単一の伸縮装置９１によって一括してアクティブに調整するようにしてもよい。

また、図１９に示す車高調整装置１０５のように、サスペンション装置９８のショックアブソーバ９９の端部と車体９６との間に、上記の伸縮装置９１を設けて、車高を調整するようにしてもよい。例えば、車両の積載状態に応じて各サスペンションのイニシャル位置を調整したり、悪路走行のときにアクティブに車高を調整したりすることが可能となる。

また、図示していないが、伸縮装置９１を用いて、車輪のキャスター角を調整することも可能である。
以上説明した図１５〜図１９の何れの場合にも、小型の車両諸元調整装置を実現することができる。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施の形態では、嵌合可能部として凸部（または凹部）を中間部材１８の外輪２９に設けたが、これに代えて、中間部材１８の内輪２８に設けるようにしてもよい。この場合、伝達比可変機構用の電動モータ１９は外輪２９を駆動することになる。

また、中間部材の内輪または外輪に、ころによる凸部を設け、入力部材および出力部材に凹部を設けるようにしてもよい。

本発明の一実施の形態にかかる伝達比可変機構を含む車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 伝達比可変機構の一部を断面で表した側面図である。 出力部材および中間部材の外輪の要部の分解斜視図である。 出力部材の一部破断斜視図である。 出力部材の径方向に沿う断面図である。 外保持器の周方向に沿う断面図である。 座形成部材およびころの要部の側面図である。 保持器の要部の断面図である。 保持器の要部の一部破断斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は同じタイミングにおける噛み合い状態を示す模式図であり、（ａ）は入力部材と中間部材の外輪の噛み合いを示し、（ｂ）は出力部材と中間部材の外輪との噛み合いを示している。 本発明の別の実施の形態の伝達比可変機構において、座形成部材、保持器および複数のころを含むサブアセンブリの要部の断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の伝達比可変機構において、座形成部材およびころの要部の側面図である。 本発明のさらに別の実施の形態において、伝達比可変機構が適用されたスタビライザ装置の模式図である。 本発明のさらに別の実施の形態において、伝達比可変機構を用いた伸縮装置の模式図である。 本発明のさらに別の実施の形態において、伝達比可変機構が適用されたトー調整装置の模式図である。 本発明のさらに別の実施の形態において、伝達比可変機構が適用されたトー調整装置の模式図である。 本発明のさらに別の実施の形態において、伝達比可変機構が適用されたキャンバ調整装置の模式図である。 本発明のさらに別の実施の形態において、伝達比可変機構が適用されたキャンバ調整装置の模式図である。 本発明のさらに別の実施の形態において、伝達比可変機構が適用された車高調整装置の模式図である。

符号の説明

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、４Ｌ，４Ｒ…転舵輪、５…伝達比可変機構、１０…転舵機構、１６…入力部材、１７…出力部材、１８…中間部材、１９…電動モータ、５２…凸部、５３…凹部、５６…凸部、５７…凹部、５８…出力部材本体、５９，５９Ａ…座形成部材、６０…保持器、６１…ころ、６２…第１の面、６３，６３Ａ…第２の面、６４…載置溝、６５…装着溝（装着部）、６５Ａ…装着孔（装着部）、６６…外端、６７…外保持器、６８…内端、６９…内保持器、７０…連結部（取付部）、８０…スタビライザ装置、８３…スタビライザバー、８８…ねじ機構（運動変換機構）、８９…伸縮装置、１０１，１０２…トー調整装置、１０３，１０４…キャンバー調整装置、１０５…車高調整装置、Ａ…第１の軸線、Ｂ…第２の軸線、θ１…操舵角、θ２…転舵角、Ｊ２…軸方向、Ｋ２…径方向、Ｓ２…周方向

Claims (5)

1. 第１の軸線の回りに回転可能な入力部材および出力部材と、
   入力部材および出力部材の差動回転を許容するように両部材を連結し且つ上記第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線の回りに回転可能である中間部材と、
   中間部材を駆動するための電動モータと、
   入力部材、中間部材および出力部材のうちの少なくとも１つの部材に設けられた環状の座形成部材とを備え、
   入力部材および中間部材の何れか一方に設けられた凸部が他方に設けられた凹部に嵌合するとともに、出力部材および中間部材の何れか一方に設けられた凸部が他方に設けられた凹部に嵌合し、
   上記凸部は、当該凸部に対応する座形成部材に、保持器によって保持された状態で取り付けられた複数のころにより形成されており、
   上記座形成部材は、環状の座としての第１の面と、第１の面とは座形成部材の軸方向に対向する第２の面と、第１の面に放射状に配列され上記複数のころを載置した複数の載置溝と、第２の面または第２の面に近接して放射状に配列され保持器の取付部を装着するための複数の装着部とを含み、
   載置溝および装着部は、座形成部材の周方向に関して互い違いの交互に配置されていることを特徴とする伝達比可変機構。
2. 請求項１において、上記保持器は、ころを座形成部材の載置溝に載置した状態で射出成形された樹脂部材からなることを特徴とする伝達比可変機構。
3. 請求項２において、上記保持器は、ころの外端を保持する外保持器と、ころの内端を保持する内保持器と、座形成部材を径方向に挿通する溝または孔を通して外保持器および内保持器を連結する連結部とを含み、
   上記保持器は、外保持器、内保持器および連結部が一体に射出成形された樹脂部材からなることを特徴とする伝達比可変機構。
4. 請求項１から３の何れか１項において、上記装着部は、座形成部材の第２の面に形成された溝であることを特徴とする伝達比可変機構。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の伝達比可変機構を用いて、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比である伝達比を変更することを特徴とする車両用操舵装置。

Images