JP2010115963A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝達比可変機構に作用する負荷を少なくでき、且つ、小型化を達成できる車両用操舵装置を提供すること。
【解決手段】車両用操舵装置１のステアリングシャフト３のうち第３のシャフト１３と第４のシャフト１４との間に伝達比可変機構５が介在している。伝達比可変機構５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の比である伝達比θ２／θ１を変更可能である。操舵部材２から転舵機構１０への動力伝達経路Ｌにおいて、伝達比可変機構用モータ２３および操舵補助用モータ２５がこの順に配置されている。また、伝達比可変機構用モータ２３および操舵補助用モータ２５の双方のロータ中心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１

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

車両用操舵装置には、ステアリングホイール等の操舵部材の回転角に対する転舵輪の転舵角の比としての伝達比を変化することのできる伝達比可変機構を備えるものがある（例えば、特許文献１〜４参照）。特許文献４では、伝達比可変機構と、電動モータを含む操舵補助機構とを組み合わせた構成が記載されている。
特開２００６−１９７６９０号公報 特開２００７−３０２１９７号公報 特開平１０−１２９５１０号公報 特開２００８−４９９３８号公報

しかしながら、操舵補助機構の電動モータの出力が伝達比可変機構に作用することにより操舵補助機構の負荷は大きくなる。伝達比可変機構の許容トルクを大きくするために伝達比可変機構を大型化することも考えられるが、大型化することは、車室内でのレイアウトの自由度を高める上で好ましくない。そこで、本発明の目的は、伝達比可変機構に作用する負荷を少なくでき、且つ、小型化を達成できる車両用操舵装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）に連なる入力軸（１３）および転舵機構（１０）に連なる出力軸（１４）を含む操舵軸（３）と、上記入力軸と出力軸との間に介在し、操舵部材の操舵角（θ１）に対する転舵輪（４Ｌ，４Ｒ）の転舵角（θ２）の比である伝達比（θ２／θ１）を変更可能な伝達比可変機構（５）と、伝達比可変機構を駆動するための伝達比可変機構用モータ（２３）と、転舵機構に操舵補助力を付与するための操舵補助用モータ（２５）と、を備え、操舵部材から転舵機構への動力伝達経路（Ｌ）において、伝達比可変機構用モータおよび操舵補助用モータがこの順に配置され、且つ伝達比可変機構用モータおよび操舵補助用モータの双方のロータ中心（Ａ２，Ａ３）が操舵軸と同軸に配置されていることを特徴とする（請求項１）。

本発明によれば、操舵補助用モータの出力を、伝達比可変機構を介することなく転舵機構に伝達することができる。これにより、伝達比可変機構に作用するトルクを少なくでき、伝達比可変機構に作用する負荷を少なくできる。したがって、伝達比可変機構の許容トルクを大きくするために伝達比可変機構を大型化する必要がなく、車両用操舵装置の小型化を達成できる。また、伝達比可変機構用モータおよび操舵補助用モータの双方のロータ中心を操舵軸と同軸に配置していることにより、これらのモータが操舵軸に対して操舵軸の径方向に張り出す量を少なくきる。したがって、車両用操舵装置の更なる小型化を達成できる。

また、本発明において、上記伝達比可変機構用モータの複数のコイル（７２）同士を結線する第１のバスバー（８７）を保持する絶縁性の第１の保持部材（８８；８８Ｂ）と、操舵補助用モータの複数のコイル（８３）同士を結線する第２のバスバー（８９）を保持する絶縁性の第２の保持部材（９０；９０Ｂ）とが、一体に形成されている場合がある（請求項２）。この場合、第１および第２の保持部材を一部品で構成することができる。これにより、バスバーを保持するための部品点数およびスペースをより少なくでき、装置の更なる製造コスト低減および更なる小型化を達成することができる。

また、本発明において、上記伝達比可変機構の少なくとも一部が、操舵補助用モータのロータ（２５１）内に配置されている場合がある（請求項３）。この場合、操舵補助用モータのロータの内部を、伝達比可変機構を収容するスペースとして活用できる。したがって、操舵補助用モータの内部のデッドスペースの有効利用を通じて装置をより一層小型化することができる。

さらに、伝達比可変機構用モータの少なくとも一部を操舵補助用モータのロータ内に配置してもよい。
なお、上記において、括弧内の数字等は、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ものである。この車両用操舵装置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、互いに同軸に配置された第１〜第５のシャフト１１〜１５を含んでいる。第１〜第５のシャフト１１〜１５の中心軸線としての第１の軸線Ａ１は、当該第１〜第５のシャフト１１〜１５の回転軸線でもある。
なお、以下では、ステアリングシャフト３の軸方向Ｓを単に軸方向Ｓといい、ステアリングシャフト３の径方向Ｒを単に径方向Ｒといい、ステアリングシャフト３の周方向Ｃを単に周方向Ｃという。

第１のシャフト１１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１１の他端１１ｂは、第２のシャフト１２の一端１２ａと同行回転且つ軸方向Ｓに相対摺動可能に嵌合されている。第２のシャフト１２の他端１２ｂは、第３のシャフト１３の一端１３ａと同行回転可能且つ相対摺動不能に嵌合している。
入力軸としての第３のシャフト１３と出力軸としての第４のシャフト１４とは、差動機構としての伝達比可変機構５を介して差動回転可能に連結されている。第４のシャフト１４は、第５のシャフト１５の一端とは、トーションバー２１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５のシャフト１５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３０と、ピニオン軸３０の先端のピニオン３０ａに噛み合うラック１６ａ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１６とを有している。ラック軸１６の一対の端部のそれぞれにタイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介してナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒ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等を介して転舵機構１０に伝達される。転舵機構１０では、ピニオン３０ａの回転がラック軸１６の軸方向の運動に変換される。ラック軸１６の軸方向の運動は、各タイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して対応するナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒに伝えられ、これらのナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒ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３および第４のシャフト１３，１４間の回転伝達比（伝達比θ２／θ１）を変更するためのものであり、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、一対の軸としての上記第３および第４のシャフト１３，１４と、入力部材２０と、出力部材２２と、入力部材２０と出力部材２２との間に介在する軌道輪ユニット３９とを含んでいる。

入力部材２０は、第３のシャフト１３とは同軸に且つ同行回転可能に連結されている。出力部材２２は、第４のシャフト１４とは同軸に且つ同行回転可能に連結されている。第１の軸線Ａ１は、入力部材２０および出力部材２２の中心軸線および回転軸線でもある。出力部材２２は、第４のシャフト１４等を介して転舵機構１０に連なっている。
軌道輪ユニット３９は、第１の軸線Ａ１に対して傾斜する中心軸線としての第２の軸線Ｂを有しており、第１の軌道輪としての内輪３９１と、第２の軌道輪としての外輪３９２と、内輪３９１および外輪３９２間に介在する玉等の転動体３９３とを含んでいる。

内輪３９１は、入力部材２０と出力部材２２とを差動回転可能に連結する中間部材であり、入力部材２０と出力部材２２のそれぞれと回転伝達可能に係合している。内輪３９１は、転動体３９３を介して外輪３９２に回転可能に支持されていることにより、第２の軸線Ｂの回りを回転可能である。また、内輪３９１は、外輪３９２を駆動するためのアクチュエータとしての電動モータである伝達比可変機構用モータ２３が駆動されることに伴い、第１の軸線Ａ１の回りを回転可能である。内輪３９１および外輪３９２は、第１の軸線Ａ１回りにコリオリ運動（首振り運動）可能である。

伝達比可変機構用モータ２３は、伝達比可変機構５を駆動するためのものであり、第３および第４のシャフト１３，１４とは同軸に配置されており、中心軸線Ａ２を有している。第１の軸線Ａ１と中心軸線Ａ２は合致している。伝達比可変機構用モータ２３は、第１の軸線Ａ１回りに関する外輪３９２の回転数を変更することにより、伝達比θ２／θ１を変更する。

伝達比可変機構用モータ２３は、ステアリングシャフト３とは同軸に配置されたブラシレスモータからなり、軌道輪ユニット３９を保持する筒状のロータ２３１と、ロータ２３１を取り囲むとともにハウジング２４に固定されたステータ２３２とを含んでいる。
この車両用操舵装置１は、転舵機構１０に操舵補助力を付与するための操舵補助力付与機構１９を備えている。操舵補助力付与機構１９は、伝達比可変機構５の出力部材２２に連なる入力軸としての上記第４のシャフト１４と、転舵機構１０に連なる出力軸としての上記第５のシャフト１５と、第４のシャフト１４と第５のシャフト１５との間に伝達されるトルクを検出するトルクセンサ４４と、操舵補助用のアクチュエータとしての操舵補助用モータ２５とを含んでいる。

操舵補助用モータ２５は、ステアリングシャフト３とは同軸に配置されたブラシレスモータからなり、第５のシャフト１５と同行回転可能なロータ２５１と、ロータ２５１を取り囲むとともにハウジング２４に固定されたステータ２５２とを含んでいる。操舵補助用モータ２５の出力が減速機構を介することなく、直接第５のシャフト１５に伝達される、いわゆるダイレクトドライブ方式が採用されている。

上記伝達比可変機構５および伝達比可変機構用モータ２３は、ハウジング２４内に収容されている。ハウジング２４は、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２４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モータ２３および操舵補助用モータ２５の駆動は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む制御部２９によって制御される。制御部２９は、駆動回路４０を介して伝達比可変機構用モータ２３に接続されているとともに、駆動回路４１を介して操舵補助用モータ２５に接続されている。

制御部２９には、操舵角センサ４２、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転角を検出する回転角検出センサとしてのモータレゾルバ４３、トルクセンサ４４、転舵角センサ４５、車速センサ４６およびヨーレートセンサ４７がそれぞれ接続されている。
制御部２９に、操舵角センサ４２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、例えば第１のシャフト１１の回転角についての信号が入力される。

モータレゾルバ４３からは、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転角θｒについての信号が入力される。伝達比可変機構用モータ２３は、回転角θｒに基づき制御される。
トルクセンサ４４からは、第４および第５のシャフト１４，１５間に作用するトルクＴについての信号が入力される。

転舵角センサ４５からは、転舵角θ２に対応する値として、第５のシャフト１５の回転角についての信号が入力される。転舵角θ２は、操舵補助用モータ２５の回転角でもあり、操舵補助用モータ２５は、転舵角θ２に基づき制御される。
車速センサ４６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４７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２９は、各上記センサ４２〜４７の信号等に基づいて、伝達比可変機構用モータ２３および操舵補助用モータ２５の駆動を制御する。
上記の構成により、操舵部材２に入力された操舵トルクは、第１〜第３のシャフト１１〜１３を介して伝達比可変機構５の入力部材２０に入力され、入力部材２０から内輪３９１に入力される。内輪３９１には、操舵部材２からのトルクに加え、外輪３９２および転動体３９３を介して内輪３９１に伝わった伝達比可変機構用モータ２５からのトルクが伝達され、これらのトルクが、出力部材２２に伝達される。出力部材２２に伝達されたトルクは、トーションバー２１および第５のシャフト１５に伝わり、操舵補助用モータ２５の出力と合わさって、自在継手７、中間軸８、および自在継手９を介して、転舵機構１０に伝達される。

上記の構成により、操舵部材２から転舵機構１０への動力伝達経路Ｌは、第１〜第３のシャフト１１〜１３、伝達比可変機構５、第４および第５のシャフト１４，１５、自在継手７、中間軸８および自在継手９によって形成されている。この動力伝達経路Ｌにおいて、伝達比可変機構用モータ２３が相対的に上流に配置され、操舵補助用モータ２５が相対的に下流に配置されている。

図２は、車両用操舵装置１の要部の構成を示す一部断面図である。図２を参照して、ハウジング２４は、筒状のジャケット５０に結合されている。これらハウジング２４およびジャケット５０によって、ステアリングコラム４９が形成されている。ステアリングコラム４９には、操舵部材２の位置を調節するためのチルト機構およびテレスコピック機構の双方が設けられている。

ジャケット５０は、アッパジャケット５１、中間ジャケット５２およびロアジャケット５３を含んでいる。アッパジャケット５１の一端５１ａは、第１の軸受３１を介して、第１のシャフト１１の一端を回転可能に且つ軸方向Ｓに同行移動可能に支持している。
中間ジャケット５２の一端５２ａの内周面は、アッパジャケット５１の他端５１ｂ側の外周面と軸方向Ｓに相対摺動可能に嵌合されている。中間ジャケット５２によって、第１のシャフト１１の他端および第２のシャフト１２の中間部が取り囲まれている。

ロアジャケット５３に中間ジャケット５２が嵌め入れられている。ロアジャケット５３の中間部には、係止部材５４，５５が取り付けられており、これらの係止部材５４，５５が、中間ジャケット５２の外周面に係合している。上記の構成により、中間ジャケット５２は、ロアジャケット５３に係止されている。
ロアジャケット５３のうち、ハウジング２４との対向端部としての他端５３ｂには、環状のフランジ５３ｃが形成されている。フランジ５３ｃとハウジング２４とは、固定部材としてのねじ部材５６を用いて互いに固定されている。

第１のシャフト１１の他端１１ｂは棒状に形成されており、筒状に形成された第２のシャフト１２の一端１２ａに嵌合している。第２のシャフト１２の他端１２ｂは、棒状の第３のシャフト１３の一端１３ａの外周に嵌合している。第２のシャフト１２の他端１２ｂの外周には、盗難防止用のリング部材５７が嵌合されている。このリング部材５７の外周は凹凸形状に形成されており、リング部材５７の凹部に図示しないピン部材が係合することで、ステアリングシャフト３の回転を規制し、操舵部材２によるステアリングシャフト３の回転を規制することができる。

また、車両の衝突（一次衝突）に伴い運転者が操舵部材２に衝突する二次衝突が生じたときには、第１のシャフト１１およびアッパジャケット５１が、対応する第２のシャフト１２および中間ジャケット５２に対して軸方向Ｓに摺動し車両前方側に移動できるようになっている。
前述のように、第１のシャフト１１は、第２のシャフト１２の内側に嵌合されている。これにより、二次衝突の際には、第１のシャフト１１は、第２のシャフト１２のうち、リング部材５７が嵌合されている部分よりもさらにロア側の、第３のシャフト１３の一端１３ａに当接する位置まで移動することができる。例えば、第１のシャフトを第２のシャフトの外周に嵌合した構成と比べて、本実施の形態では、第１のシャフト１１が盗難防止用のリング部材５７に接触することが無い分、二次衝突のときの衝撃吸収ストロークを十分に長くできる。

ステアリングコラム４９には、操舵部材２の位置を軸方向Ｓに沿って駆動するための駆動機構５８が設けられている。
駆動機構５８は、電動モータ５９と、電動モータ５９の出力回転を直線運動に変換するための変換部６０とを含んでいる。電動モータ５９は、例えば３相ブラシレスモータからなり、制御部２９によって駆動制御される。電動モータ５９のハウジング５９ａは、ロアジャケット５３に固定されている。

変換部６０は、例えばねじ機構を含んでおり、雄ねじ部材６１と、雌ねじ部材６２とを含んでいる。雄ねじ部材６１と電動モータ５９の出力軸５９ｂとは、単一の材料を用いて一体に形成されており、両者が同行回転可能とされている。雌ねじ部材６２は、雄ねじ部材６１に嵌合している。この雌ねじ部材６２は、アッパジャケット５１とは軸方向Ｓに同行移動可能に連結されている。

上記の構成により、電動モータ５９が駆動され出力軸５９ｂおよび雄ねじ部材６１が回転すると、雌ねじ部材６２が軸方向Ｓの一方Ｓ１または他方Ｓ２に移動する。この雌ねじ部材６２に同伴してアッパジャケット５１および第１のシャフト１１が軸方向Ｓに移動する。これにより、テレスコピック調節が達成される。また、テレスコピック調節が完了すると、制御部２９の制御により、出力軸５９ｂの回転がロックされる。具体的には、図３に示すように、制御部２９の制御により、電動モータ５９のステータ５９ｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相のコイルの一端および他端の双方が短絡される。

図２を参照して、上記の構成により、電動モータ５９の出力は、ウォーム機構等の減速機構を介することなく、変換部６０に伝達される。したがって、電動モータ５９の回転数は小さく、電動モータ５９の駆動音も小さい。
また、電動モータ５９の出力軸５９ｂが変換部６０の雄ねじ部材６１と同軸に配置されている。これにより、電動モータ５９がロアジャケット５３から張り出す量を少なくでき、車両用操舵装置１の小型化を達成できる。また、電動モータ５９と変換部６０との間に減速機構を設けないので、部品点数の低減を通じて製造コストを低減することができる。

図４は、車両用操舵装置１の要部の構成を示す一部断面図である。なお、図４では、ステアリングシャフト３が水平となるようにした状態を示している。図４を参照して、ハウジング２４は、例えば、アルミニウム合金等の金属を用いて形成したものであり、筒状部６３と、筒状部６３の一端を塞ぐ第１の端壁６４と、筒状部６３の他端を塞ぐ第２の端壁６５とを含んでいる。

筒状部６３は、差動機構としての伝達比可変機構５を収容する差動機構ハウジング、伝達比可変機構用モータ２３のモータハウジング、および操舵補助用モータ２５のモータハウジングとしてのそれぞれの機能を有している。
第１の端壁６４は、環状の板部材である。第１の端壁６４の内側面の外径部には、環状の鍔部６６が形成されている。この鍔部６６の外周に、筒状部６３の一端の内周が嵌合されている。また、第１の端壁６４からは、筒状の延設部６７が突出しており、筒状部６３内に向けて延びている。また、第１の端壁６４の内径部６４ａは、第２の軸受３２を介して第３のシャフト１３を回転可能に支持している。

第２の端壁６５は、環状の板部材である。第２の端壁６５の内側面の外径部には、環状の鍔部６８が形成されている。この鍔部６８の外周に、筒状部６３の他端の内周が嵌合されている。第２の端壁６５の内径部６５ａは、第３の軸受３３を介して第５のシャフト１５の中間部を回転可能に支持している。
伝達比可変機構５は、延設部６７内に収容されている。伝達比可変機構５の入力部材２０と内輪３９１との互いの対向面の一方には、周方向Ｃの全域に亘って複数の凹部が形成されており、他方には周方向Ｃの全域に亘って複数の凸部が形成されている。これらの凹部および凸部の一部同士が互いに凹凸係合するようになっている。これにより、入力部材２０と内輪３９１とは動力伝達可能とされている。上記凸部の数と凹部の数とは異なっている。

同様に、出力部材２２と内輪３９１との互いの対向面の一方には、周方向Ｃの全域に亘って複数の凹部が形成されており、他方には周方向Ｃの全域に亘って複数の凸部が形成されている。これらの凹部および凸部の一部同士が互いに凹凸係合するようになっている。これにより、出力部材２２と内輪３９１とは動力伝達可能とされている。上記凸部の数と凹部の数とは異なっている。

伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１は筒状をなしている。このロータ２３１の内周面には、外輪３９２が固定されている。ロータ２３１の一端は、第４の軸受３４を介して第３のシャフト１３に回転可能に支持されている。ロータ２３１の他端は、第５の軸受３５を介して第４のシャフト１４に回転可能に支持されている。ロータ２３１のロータ中心は、中心軸線Ａ２である。

伝達比可変機構用モータ２３のステータ２３２は、ロータ２３１を取り囲んでいる。このステータ２３２は、電磁鋼板を複数積層してなるステータコア７１と、電磁コイル７２とを含んでいる。ステータコア７１は、延設部６７の内周に固定された環状のヨーク７３と、周方向Ｃに等間隔に配置されヨーク７３から径方向内方に突出する複数のティース７４とを含んでいる。各ティース７４のそれぞれに電磁コイル７２が巻回されている。各電磁コイル７２は、後述する第１のバスバー８７に接続されている。

伝達比可変機構用モータ２３に隣接してモータレゾルバ４３が配置されている。モータレゾルバ４３は、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１と同行回転可能なレゾルバロータ７５と、レゾルバロータ７５に近接するように延設部６７に固定されたレゾルバステータ７６とを含んでいる。レゾルバステータ７６は、延設部６７の先端の環状壁６７ａに固定されている。

トルクセンサ４４は、延設部６７の内側に配置されている。延設部６７の環状壁６７ａは、第６の軸受３６を介して第５のシャフト１５を回転可能に支持している。
操舵補助用モータ２５のロータ２５１は、伝達比可変機構５の少なくとも一部（本実施の形態において、全部）を収容するように構成されている。
操舵補助用モータ２５のロータ２５１の中心は、中心軸線Ａ３である。すなわち、操舵補助用モータ２５のロータ中心は、中心軸線Ａ３であり、伝達比可変機構用モータ２３のロータ中心としての中心軸線Ａ２とともに、ステアリングシャフト３と同軸に配置されている。

このロータ２５１は、軸方向Ｓに延びる筒状のロータコア７８と、ロータコア７８の外周面に固定された永久磁石７９とを含んでいる。ロータコア７８は、有底円筒状に形成されており、第５のシャフト１５に連結された底壁８０と、底壁８０の外径部から軸方向Ｓの一方Ｓ１に延びる周壁８１とを含んでいる。底壁８０と周壁８１とで区画された空間に伝達比可変機構５が収容されている。

底壁８０は、円板状に形成されており、第５のシャフト１５と同行回転可能である。底壁８０と第５のシャフト１５とは、単一の材料を用いて一体に形成されていてもよいし、別部材を用いてスプライン嵌合等により連結されていてもよい。
周壁８１は、伝達比可変機構５および伝達比可変機構用モータ２３を取り囲んでいる。永久磁石７９は、周方向Ｃに交互に異なる磁極を有しており、周方向Ｃに関して、Ｎ極とＳ極とが交互に等間隔に配置されている。

操舵補助用モータ２５のステータ２５２は、電磁鋼板を複数積層してなるステータコア８２と、電磁コイル８３とを含んでいる。
ステータコア８２は、軸方向Ｓに関する位置が永久磁石７９と重なるように配置されている。ステータコア８２は、ハウジング２４の筒状部６３の内周に固定される環状のヨーク８４と、周方向Ｃに等間隔に配置されヨーク８４から径方向内方に突出する複数のティース８５とを含んでいる。各ティース８５に電磁コイル８３が巻回されている。各電磁コイル８３は、後述する第２のバスバー８９に接続されている。

ハウジング２４の筒状部６３内には、操舵補助用モータ２５に隣接するバスバーユニット８６が設けられている。バスバーユニット８６は、操舵補助用モータ２５に対して軸方向Ｓの一方Ｓ１側に配置されており、全体として延設部６７を取り囲む環状をなしている。
バスバーユニット８６は、伝達比可変機構用モータ２３の各電磁コイル７２に電力を供給するための第１のバスバー８７と、第１のバスバー８７を保持する絶縁性の第１の保持部材８８と、操舵補助用モータ２５の各電磁コイル８３に電力を供給するための第２のバスバー８９と、第２のバスバー８９を保持する絶縁性の第２の保持部材９０と、を含んでいる。

第１のバスバー８７は、Ｕ相用バスバー８７Ｕ、Ｖ相用バスバー８７ＶおよびＷ相用バスバー８７Ｗを有しており、これら各バスバー８７Ｕ，８７Ｖ，８７Ｗは、軸方向Ｓに沿って並んで配置されている。
伝達比可変機構用モータ２３の各電磁コイル７２は、延設部６７に形成された挿通孔９１を通って延設部６７の外側へ延び、対応するバスバー８７Ｕ，８７Ｖ，８８Ｗにそれぞれ電気的に接続されている。これにより、伝達比可変機構用モータ２３の各電磁コイル７２の対応する一端同士が結線されている。

第２のバスバー８９は、Ｕ相用バスバー８９Ｕ、Ｖ相用バスバー８９ＶおよびＷ相用バスバー８９Ｗを有している。これらのバスバー８９Ｕ，８９Ｖ，８９Ｗは、軸方向Ｓに沿って並んで配置されている。
操舵補助用モータ２５の各電磁コイル８３は、対応するバスバー８９Ｕ，８９Ｖ，８９Ｗにそれぞれ電気的に接続されている。これにより、操舵補助用モータ２５の各電磁コイル８３の対応する一端同士が結線されている。

第１のバスバー８７の各バスバー８７Ｕ，８７Ｖ，８７Ｗのうち、径方向Ｒに関する内側の端部が、伝達比可変機構用モータ２３の電磁コイル７２と接続されている。一方、第２のバスバー８９の各バスバー８９Ｕ，８９Ｖ，８９Ｗのうち、径方向Ｒに関する外側の端部が、操舵補助用モータ２５の電磁コイル８３と接続されている。
第１の保持部材８８は、例えば合成樹脂等の絶縁性の材料を用いて環状に形成されており、第１のバスバー８７の各バスバー８７Ｕ，８７Ｖ，８７Ｗの一部をモールドしている。

第２の保持部材９０は、第１の保持部材８８とは単一の材料を用いて一体に形成された環状の部材である。第２の保持部材９０は、第２のバスバー８９の各バスバー８９Ｕ，８９Ｖ，８９Ｗの一部をモールドしている。
第１および第２の保持部材８８，９０は、図示しないブラケット等を用いて、ハウジング２４の例えば筒状部６３に固定される。なお、第１および第２の保持部材８８，９０は、別部材で形成された後に、接着剤等の固定手段を用いて一体に形成されてもよい。

ハウジング２４内には、操舵補助用モータ２５およびバスバーユニット８６を収容する収容室９２が区画されている。この収容室９２は、外部に対する液密性が保たれているとともに、粘性体としてのグリースが充填されている。
具体的には、収容室９２は、筒状部６３、第１の端壁６４、延設部６７、第２の端壁６５、第３の軸受３３、第６の軸受３６、第５のシャフト１５およびシール部材９３によって区画された環状の空間である。

第３の軸受３３はシール軸受であり、第２の端壁６５と第５のシャフト１５との間を封止している。第６の軸受３６はシール軸受であり、延設部６７と第５のシャフト１５との間を封止している。また、シール部材９３は、ゴム等の弾性部材を用いて形成されており、挿通孔９１を封止している。第６の軸受３６およびシール部材９３により、収容室９２からトルクセンサ４４へのグリースの漏出が防止されている。グリースは、例えば電気的に不活性のものを用いることができる。

また、操舵補助用モータ２５のロータコア７８の周壁８１の内周には、羽根部材９４が固定されている。羽根部材９４は、ロータコア７８の回転に伴い、収容室９２内のグリースを攪拌することで回転抵抗を受ける。
これにより、第５のシャフト１５に回転抵抗が付与されるので、路面から転舵輪４Ｌ，４Ｒ（図１参照）や第５のシャフト１５等を介して操舵部材２に伝わる反力を抑制できる。その結果、運転者が得る操舵フィーリングを悪化させないようにすることができる。

また、収容室９２内にグリースが充填されていることにより、操舵補助用モータ２５が発した熱をグリースを介して効率よくハウジング２４に伝達することができ、操舵補助用モータ２５を冷却する効果を発揮することができる。また、羽根部材９４の形状や数を変更することにより、羽根部材９４の受ける抵抗力を容易に変更でき、その結果、所望の操舵フィーリングを達成できる。

また、第３の軸受３３および第６の軸受３６は、転がり軸受であり、内輪と外輪との間に、グリースが充填されている。これらの軸受３３，３６内に充填されるグリースは、車両用操舵装置１の使用が想定される温度範囲において、粘性係数が約０．３（Ｎ・ｍ・ｓ／ｒａｄ）となるようにされている。このような粘性係数のグリースを各軸受３３，３６内に充填することにより、第５のシャフト１５に適度な回転抵抗を付与でき、路面から転舵輪４Ｌ，４Ｒ等を介して操舵部材２に伝わる力をより確実に抑制できる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、操舵部材２から転舵機構１０への動力伝達経路Ｌにおいて、伝達比可変機構用モータ２３および操舵補助用モータ２５がこの順に配置されている。これにより、操舵補助用モータ２５の出力を、伝達比可変機構５を介することなく転舵機構１０に伝達することができる。したがって、伝達比可変機構５に作用するトルクを少なくでき、伝達比可変機構５に作用する負荷を少なくできる。これにより、伝達比可変機構５の許容トルクを大きくするために伝達比可変機構５を大型にする必要がなく、車両用操舵装置１の小型化を達成できる。

また、伝達比可変機構用モータ２３および操舵補助用モータ２５の双方のロータ中心としての中心軸線Ａ２，Ａ３をステアリングシャフト３の第１の軸線Ａ１と合致させている。これにより、これらのモータ２３，２５がステアリングシャフト３に対して径方向Ｒに張り出す量を少なくきる。したがって、車両用操舵装置１の更なる小型化を達成できる。
さらに、バスバーユニット８６の第１および第２の保持部材８８，９０が、単一の材料を用いて一体に形成されている。これにより、第１および第２の保持部材８８，９０を一部品で構成できる。したがって、第１および第２のバスバー８７，８９を保持するための部品点数およびスペースをより少なくでき、車両用操舵装置１の製造コスト低減および更なる小型化を達成することができる。

また、伝達比可変機構５が、操舵補助用モータ２５のロータ２５１内に配置されている。これにより、操舵補助用モータ２５のロータ２５１の内部を、伝達比可変機構５を収容するスペースとして活用できる。したがって、操舵補助用モータ２５の内部のデッドスペースの有効利用を通じて車両用操舵装置１をより一層小型化することができる。
さらに、操舵補助用モータ２５の出力を、減速機構を介することなく第５のシャフト１５に伝達するようにしている。これにより、上記減速機構を設けた場合と比べて部品点数をより少なくでき、さらなる軽量化を達成できる。

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。
なお、以下では、上記実施の形態と異なる点について主に説明し、同様の構成には図に同様の符号を付してその説明を省略する。
例えば、図５に示すように、収容室９２内に制御部２９Ａを設けてもよい。制御部２９Ａは、ＣＰＵ，ＲＡＭおよびＲＯＭが実装された環状の制御基板１０１と、ＭＯＳＦＥＴ等の駆動素子等が実装されたパワー基板１０２とを含んでいる。

制御基板１０１は、環状に形成されてステアリングシャフト３と同軸に配置されており、第１の端壁６４の延設部６７を取り囲んでいる。この制御基板１０１は、図示しないブラケット等を介して、ハウジング２４の例えば筒状部６３に固定されている。パワー基板１０２は、制御基板１０１とは軸方向Ｓに隣接して配置されており、例えば筒状部６３に支持されている。パワー基板１０２には、制御基板１０１が接続されているとともに、伝達比可変機構用モータ２３の各電磁コイル７２、および操舵補助用モータ２５の各電磁コイル８３がそれぞれ接続されている。上記の構成により、伝達比可変機構用モータ２３、および操舵補助用モータ２５の双方について、バスバーを省略することができ、部品点数の低減を通じて製造コストをより低減することができる。

制御基板１０１およびパワー基板１０２のそれぞれの外周縁部は、筒状部６３に当接している。これにより、これらの基板１０１，１０２からの熱が筒状部６３に伝わるようにされており、筒状部６３をヒートシンクとして機能させている。
本実施の形態によれば、制御部２９Ａをハウジング２４内に収容することができるので、制御部２９Ａのための専用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をより小型化することができる。その結果、車両の車室内での車両用操舵装置１のレイアウトの自由度が大幅に増し、車室内での搭載性を格段に向上できる。また、パワー基板１０２と各モータ２３，２５の電磁コイル７２，８３とを近接して配置できる。これにより、パワー基板１０２の駆動素子と各電磁コイル７２，８３との間の電気抵抗の低減を通じてモータ効率をより高くできる。

また、図６に示すように、バスバーユニット８６Ｂの第１のバスバー８７と第２のバスバー８９とを、径方向Ｒに並べて配置してもよい。この場合、第１および第２の保持部材８８Ｂ，９０Ｂは、径方向Ｒに並べられる。その結果、軸方向Ｓに関する車両用操舵装置１の全長をより短くすることができる。
さらに、伝達比可変機構として、各上記実施の形態のものに限らず、遊星歯車機構や波動歯車機構等、他の伝達比可変機構を用いてもよい。

本発明の一実施の形態にかかる伝達比可変機構を備える車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 車両用操舵装置の要部の構成を示す一部断面図である。 テレスコピック調節用の電動モータをロックさせているときの電気的な構成を示す要部の回路図である。 車両用操舵装置の要部の構成を示す一部断面図である。 本発明の別の実施の形態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、３…ステアリングシャフト（操舵軸）、４Ｌ，４Ｒ…転舵輪、５…伝達比可変機構、１０…転舵機構、１３…第３のシャフト（入力軸）、１４…第４のシャフト（出力軸）、２３…伝達比可変機構用モータ、２５…操舵補助用モータ、７２…（伝達比可変機構用モータの）コイル、８３…（操舵補助用モータの）コイル、８７…第１のバスバー、８８，８８Ｂ…第１の保持部材、８９…第２のバスバー、９０，９０Ｂ…第２の保持部材、２５１…（操舵補助用モータの）ロータ、Ａ２，Ａ３…中心軸線（ロータ中心）、Ｌ…動力伝達経路、θ１…操舵角、θ２…転舵角、θ２／θ１…伝達比。

Claims (3)

1. 操舵部材に連なる入力軸および転舵機構に連なる出力軸を含む操舵軸と、
   上記入力軸と出力軸との間に介在し、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可能な伝達比可変機構と、
   伝達比可変機構を駆動するための伝達比可変機構用モータと、
   転舵機構に操舵補助力を付与するための操舵補助用モータと、を備え、
   操舵部材から転舵機構への動力伝達経路において、伝達比可変機構用モータおよび操舵補助用モータがこの順に配置され、且つ伝達比可変機構用モータおよび操舵補助用モータの双方のロータ中心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、上記伝達比可変機構用モータの複数のコイル同士を結線する第１のバスバーを保持する絶縁性の第１の保持部材と、操舵補助用モータの複数のコイル同士を結線する第２のバスバーを保持する絶縁性の第２の保持部材とが、一体に形成されている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、上記伝達比可変機構の少なくとも一部が、操舵補助用モータのロータ内に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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