JP3979318B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は，操舵ハンドルの操舵角を，転舵輪に伝達する車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
通常の車両用操舵装置は，略一定の伝達比により操舵ハンドルの操舵角を伝達して，転舵輪に所定の転舵角を与える。例えば，一般的なラック・アンド・ピニオン形式の車両用操舵装置では，操舵ハンドルと一体的に回転するラックギアと転舵輪に延設させるピニオンギアとの噛み合いにより，操舵角と転舵角との間の伝達比が決定されている。
【０００３】
しかし，車両用操舵装置の伝達比が一定であると，特に，低速走行時と高速走行時とにおける運転フィーリングを両立することが難しい。すなわち，低速走行時では，少ない操舵角により大きな転舵角が得られる高い伝達比の設定が望ましい。逆に，高速走行時では，安全な走行安定性を確保するため，操舵角と転舵角との伝達比は低い方が良い。
【０００４】
そこで，従来，走行状況に応じて，操舵角と転舵角との伝達比を変更し得るように構成した伝達比可変機構を有する車両用操舵装置が提案されている。
このような伝達比可変機構としては，外部から入力される回転により減速比を変更する減速機を中心に構成したものがある。この減速機としては，遊星歯車減速機や，波動歯車減速機等が用いられる（例えば，特許文献１参照。）。
【０００５】
ここで，図９に示すごとく，波動歯車減速機を利用した伝達比可変機構を含む従来の車両用操舵装置９について説明する。この車両操舵装置は，操舵ハンドル９１０の操作を，ユニバーサルジョイント９２１，９５１により相互に接続された操舵軸９２０，中間軸９３０及び９４０，後端軸９６０を介して，ギアボックス９７０に伝達するように構成してある。そして，ギアボックス９７０では，後端軸９６０の回転運動を，転舵ロッド９８０の軸線方向の直進運動に変換できるように構成してある。
そして，中間軸９３０と中間軸９４０との間には，両者間の伝達比を変更する伝達比可変機構９５０を挿入してある。
【０００６】
この伝達比可変機構９５０は，図１０に示すごとく，中間軸９３０と中間軸９４０との間の伝達比を，波動歯車減速機９０により変更するように構成してある。ここで，この波動歯車減速機９０の作用について簡単に説明しておく。
この波動歯車減速機９０は，図１０に示すごとく，サーキュラスプライン９１と，フレクスプライン９３と，ウェーブジェネレータ９２とを含む減速機である。そして，この波動歯車減速機９０では，サーキュラスプライン９１とフレクスプライン９３との間の伝達比を，ウェーブジェネレータ９２の回転により変更できるよう構成されている。
【０００７】
伝達比可変機構９５０では，同図に示すごとく，操舵ハンドル９１０（図９）と一体的に回転する中間軸９３０にサーキュラスプライン９１を連結し，後端軸９６０と一体的に回転する中間軸９４０にフレクスプライン９３を連結してある。また，中間軸９４０と一体的に回転するハウジング９６５内部に配置した駆動モータ９５１の出力軸９５２は，ウェーブジェネレータ９２に圧入してある。
【０００８】
駆動モータ９５１は，ハウジング９６５の筒面内側に固定されたステータ９５３と，該ステータ９５３の内側に配置されたロータ９５４と，該ロータ９５４の回転を出力する出力軸９５２とを有している。そして，この出力軸９５２と一体的に回転するウェーブジェネレータ９２を回転させることにより，サーキュラスプライン９１とフレクスプライン９３との間の伝達比を変更できるように構成してある。すなわち，伝達比可変機構９５０は，駆動モータ９５１の回転により，中間軸９３０と中間軸９４０との間の伝達比を変更するように構成してある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２３２０４１号公報（明細書の段落番号「００１３」〜「００１７」，第２図及び第３図）
【００１０】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の車両用操舵装置９においては，次のような問題がある。すなわち，上記のごとく，駆動モータ９５１は，中間軸９４０と一体回転するハウジング９６５内部に固定してある。一方，この駆動モータ９５１には，電源を供給するためのリード線や，制御信号等を伝送するためのリード線等を接続する必要がある。
【００１１】
そのため，上記中間軸９４０の回転に伴う駆動モータ９５１の回転を吸収可能なように上記複数のリード線を配設することが必要になる。そこで，この伝達比可変機構９５０では，図１１に示すごとく，複数のリード線を並列配置して１本のフラットケーブル９５７としてある。そして，ハウジング９６５における，中間軸９４０を挿入する被挿入部９６７の外周に，このフラットケーブル９５７をうず巻き状に緩く巻き付けてある。
【００１２】
さらに，被挿入部９６７の外周には，図１１に示すごとく，うず巻き状に巻かれたフラットケーブル９５７を保護するためのカバー９５８を配設してある。中間軸９４０及びハウジング９６５の回転動作の影響を受けないよう，カバー９５８は，図示しない車体側に固定してある。
フラットケーブル９５７の各リード線は，カバー９５８の外側に配置された入出力端子９５９と電気的に接続してある。そして，この入出力端子９５９を介して，ＥＣＵ等の外部機器による駆動モータ９５１の制御を可能としてある。
【００１３】
この伝達比可変機構９５０では，図１１に示すごとく，固定されたカバー９５８内部において，フラットケーブル９５７はうず巻き状に配置されている。そして，このフラットケーブル９５７のうず巻きの縮径により，フラットケーブル９５７を巻き取る方向に回転する中間軸９４０と，カバー９５８との相対回転を吸収できるように構成してある。そのため，フラットケーブル９５７を巻き取る方向に中間軸９４０が回転しきった場合を想定して，フラットケーブル９５７を十分に長くしておく必要があった。
【００１４】
また，フラットケーブル９５７をさらに弛ませる方向に中間軸９４０が回転すると，フラットケーブル９５７よりなるうず巻きはさらに大径になる。そのため，フラットケーブル９５７を弛ませる方向に中間軸９４０が回転しきった場合を想定して，カバー９５８を十分に大径にしておく必要があった。
さらに，複数のリード線を並列配置して幅広になったフラットケーブル９５７を収容できるよう，図１０に示すごとく，上記カバー９５８としては，軸方向の長さを十分確保する必要があった。
【００１５】
このように，図１０に示すごとく，従来の伝達比可変機構９５０では，駆動モータ９５１に接続する長いフラットケーブル９５７を収容するための配置スペースを大きく確保する必要があった。
また，中間軸９４０の回転により，フラットケーブル９５７よりなるうず巻きは縮径と拡径とを繰り返す。そのため，フラットケーブル９５７の金属疲労や，フラットケーブル９５７相互間の摩擦等による被覆の劣化を未然防止するため，しなやかに変形するリード線を採用したり，その被覆の対摩耗性を向上する等の対策が必要であった。
【００１６】
以上のごとく，上記うず巻き状のフラットケーブルを備えた構造を採用した場合には，その構造に起因する種々の問題が生じうる。そこで，従来より，このうず巻き状のフラットケーブルを必要としないシンプルな構造の車両用操舵装置の開発が望まれている。
【００１７】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，うず巻き状のフラットケーブルを必要とせず，小型かつ信頼性の高い伝達比可変機構を含む車両用操舵装置を提供しようとするものである。
【００１８】
【課題の解決手段】
本発明は，操舵ハンドルと一体的に回転する第１ステアリングシャフトと，転舵輪を転舵するための転舵ロッドに連結される第２ステアリングシャフトとの間における回転動作の伝達比を変化させる伝達比可変機構を有する車両用操舵装置において，
上記伝達比可変機構は，駆動モータと，該駆動モータの出力軸であるモータシャフトと，該モータシャフトの回転数に応じて，上記第１ステアリングシャフトから入力される回転数と，上記第２ステアリングシャフトに出力する回転数との間の伝達比を変更するように構成された波動歯車減速機とを有しており，
該波動歯車減速機は，楕円形状を呈し該モータシャフトと一体回転するウェーブジェネレータと，内周面にスプライン歯が形成され上記第１ステアリングシャフトと一体回転するサーキュラスプラインと，該サーキュラスプラインと略同一外径であり内周面に該サーキュラスプラインと異なる歯数のスプライン歯が形成され上記第２ステアリングシャフトと一体回転する保持リングと，上記サーキュラスプライン及び上記保持リングのいずれかと同一歯数のスプライン歯が外周面に形成され上記ウェーブジェネレータの外周に嵌合されて上記サーキュラスプライン及び上記保持リングと係合するフレクスプラインとを有しており，
上記第１ステアリングシャフトは，該第１ステアリングシャフトの回転駆動力を伝達する中実の伝達シャフト部を有しており，かつ，上記第１ステアリングシャフトの回転駆動力は，上記伝達シャフト部を介して上記サーキュラスプラインに入力されるように構成されており，
上記モータシャフトは，中空貫通穴を有しており，該中空貫通穴には，上記第１ステアリングシャフトの上記伝達シャフト部が貫通され，該伝達シャフト部の外周に上記モータシャフトが略同軸上に配置されて２重構造を呈するよう構成されており，
さらに，上記駆動モータは，上記第１ステアリングシャフト又は上記第２ステアリングシャフトのいずれの回転動作にも影響を受けないように固定して設置されていることを特徴とする車両用操舵装置にある（請求項１）。
【００２２】
上記本発明の車両用操舵装置では，上記第１ステアリングシャフト又は上記第２ステアリングシャフトのいずれの回転動作にも影響を受けないように，上記駆動モータを固定して設置してある。そして，上記第１ステアリングシャフトの伝達シャフト部に対して，略同軸上の外周側に２重構造を呈するように上記モータシャフトを配置し，このモータシャフトを介して，上記駆動モータの回転が上記減速機に入力されている。
【００２３】
そのため，この車両用操舵装置においては，第１ステアリングシャフト又は第２ステアリングシャフトに従動して，駆動モータ全体が回転することがない。
したがって，駆動モータは，従来のようなうず巻き状のフラットケーブルを接続する必要が全くない。それ故，うず巻き状のフラットケーブルに起因する種々の問題を確実に解決することができ，小型で信頼性の高い構造を実現することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
上記本発明においては，上記減速機は，波動歯車減速機である。
この場合には，小型であって，かつ，大きな伝達比を得ることができるという特徴を有する波動歯車減速機により，上記伝達比可変機構を小型化できると共に，伝達比の可変幅を大きく設定することができる。
【００２５】
また，上記減速機は，遊星歯車減速機であることが好ましい（請求項３）。
この場合には，遊星歯車減速機を自由度高く設計して，伝達比可変機構に要求される種々の設計仕様を満たした車両用操舵装置を実現できる。
【００３２】
上記本発明においては，上記第１ステアリングシャフトは，該第１ステアリングシャフトの回転駆動力を伝達する伝達シャフト部を有しており，かつ，上記第１ステアリングシャフトの回転駆動力は，上記伝達シャフト部を介して上記減速機に入力されるように構成されており，
上記伝達シャフト部と上記モータシャフトとは，略同軸上に配置されて２重構造を呈するよう構成されている。
これにより，上記減速機に接続される上記伝達シャフト部及び上記モータシャフトを２重構造に配置することにより，両者の同軸配置構造を効率良く実現できる。
【００３５】
また，上記モータシャフトは，中空貫通穴を有しており，該中空貫通穴には，上記第１ステアリングシャフトの伝達シャフト部を貫通している。
この場合には，上記減速機における上記モータシャフトの外周側に配置した回転部材の内周側を経由して，上記第１ステアリングシャフトの回転駆動力を取り出すことができる。
【００３６】
特に，サーキュラスプラインと，該サーキュラスプラインの内周側に配置されるフレクスプラインと，該フレクスプラインの内周側に配置されるウェーブジェネレータとよりなる同軸３重構造を呈する波動歯車減速機では，ウェーブジェネレータに接続した上記モータシャフトの内周側を経由して上記第１ステアリングシャフトの回転駆動力を取りだして，この回転駆動力を上記サーキュラスプラインに入力する接続構造を簡単にできる。
【００３７】
また，上記転舵ロッドには，ラックギアを形成してあり，上記第２ステアリングシャフトには，ピニオンギアを形成してあり，
上記転舵ロッド及び上記第２ステアリングシャフトの少なくとも一部を収容するステアリングギアボックス内において，上記ラックギアと上記ピニオンギアとを係合してあることが好ましい（請求項２）。
この場合には，上記ラックギアと上記ピニオンギアとの噛み合いにより，上記操舵ハンドルの操舵角に対する上記転舵輪の転舵角を正確にして，車両の操作感を向上できる。
【００３８】
また，上記ステアリングギアボックスには，上記駆動モータ及び上記減速機を含む上記伝達比可変機構を組み込んであることが好ましい（請求項３）。
この場合には，上記ステアリングギアボックスと，小型化された上記伝達比可変機構を一体化して，上記操舵装置をさらにコンパクトにできる。また，通常，車室外に設置される上記ステアリングギアボックスと上記伝達比可変機構とを一体化することにより，車室内への上記駆動モータの作動音の影響を低減できる。
【００３９】
また，上記車両用操舵装置は，油圧を発生するオイルポンプと，油圧により上記転舵ロッドを駆動するパワーシリンダとを有しており，
上記第１ステアリングシャフトは，該第１ステアリングシャフトに作用する回転トルクに応じたねじれを生じるよう構成したトーションバー部を有しており，
上記ステアリングギアボックスは，上記トーションバー部のねじれに応動して，上記オイルポンプから上記パワーシリンダへの油路を切り換えるよう構成されたサーボバルブを備えていることが好ましい（請求項４）。
この場合には，油圧式の上記車両用操舵装置における上記ステアリングギアボックスをコンパクトに，一体的に構成することができる。そして，一体化された上記ステアリングギアボックスによれば，車両への組み付け性も良好である。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
本例の車両用操舵装置について，図１〜図４を用いて説明する。
本例は，図１に示すごとく，操舵ハンドル３００（図２）と一体的に回転する第１ステアリングシャフト１１０と，図示しない転舵輪を転舵するための転舵ロッド１９０に連結される第２ステアリングシャフト１２０との間における回転動作の伝達比を変化させる伝達比可変機構１０を有する車両用操舵装置１に関する。
【００４２】
上記伝達比可変機構１０は，駆動モータ１５０と，該駆動モータ１５０の出力軸１５１の回転を伝達するためのモータシャフト１５２と，波動歯車減速機１３０とを有している。
この波動歯車減速機１３０は，モータシャフト１５２の回転数に応じて，第１ステアリングシャフト１１０から入力される回転数と，第２ステアリングシャフト１２０に出力する回転数との間の伝達比を変更するように構成されている。
【００４３】
モータシャフト１５２と第２ステアリングシャフト１２０とは，略同軸上に配置された２重構造を呈しており，かつ，駆動モータ１５０は，第１ステアリングシャフト１１０又は第２ステアリングシャフト１２０のいずれの回転動作にも影響を受けないように固定して設置された状態で，出力軸１５１をモータシャフト１５２に連結させている。
以下にこの内容について，詳しく説明する。
【００４４】
この車両用操舵装置１は，図２に示すごとく，操舵ハンドル３００と，伝達比可変機構１０（図１）を内蔵したステアリングギアボックス１１と，図示しない転舵輪とを有している。そして，操舵ハンドル３００と一体の操舵軸３１０の回転は，ユニバーサルジョイント３２０，３４０と，２個のユニバーサルジョイント３２０，３４０の中間に配設された中間軸３３０とを介して，ステアリングギアボックス１１に挿入された第１ステアリングシャフト１１０に伝達されるように構成してある。
【００４５】
また，本例の車両用操舵装置１は，図３に示すごとく，ステアリングギアボックス１１にＥＰＳアクチュエータ６０を組み込んだ電動パワーステアリング装置をベースとしている。この電動パワーステアリング装置を基にした本例の車両用操舵装置１では，ＥＰＳアクチュエータ６０の作用により操舵ハンドル３００の操作力を低減できるように構成してある。なお，このＥＰＳアクチュエータ６０に代えて，油圧アクチュエータを組み込み，油圧の作用により操舵ハンドル３００の操作力を低減することもできる。
【００４６】
また，本例の車両用制御装置１は，図３に示すごとく，ＥＰＳアクチュエータ６０を制御する第１ＥＣＵ（ＥＰＳ ＥＣＵ）６０１と，伝達比可変機構（ＶＧＲＳ：Variable Gear Ratio System）１０を制御する第２ＥＣＵ（ＶＧＲＳ ＥＣＵ）１０１とにより，伝達比可変機構１０及びＥＰＳアクチュエータ６０を制御できるように構成してある。ここで，車速センサ７０から出力される車速信号や，トルクセンサ４０から出力される操舵ハンドル３００の回転トルク値及び操舵角が，第１ＥＣＵ６０１及び第２ＥＣＵ１０１に入力されるように構成してあり，車速やハンドルトルク等の操舵状況に応じた制御を可能としている。
【００４７】
第１ＥＣＵ６０１は，図３に示すごとく，操舵ハンドル３００により第１ステアリングシャフト１１０に与えられた回転トルク値と，車速信号を入力してＥＰＳアクチュエータ６０を制御するように構成してある。また，第２ＥＣＵ１０１は，操舵ハンドル３００の操舵角と，車速信号とを入力して伝達比可変機構１０を制御するように構成してある。
【００４８】
第１ステアリングシャフト１１０の回転軸を含み転舵ロッド１９０に直交する断面形状を示す図１に示すごとく，ステアリングギアボックス１１は，ラック・アンド・ピニオン形式のギアボックスである。そして，このステアリングギアボックス１１には，転舵ロッド１９０を貫通させてあると共に，該転舵ロッド１９０と略直交する方向から第１ステアリングシャフト１１０を挿入してある。
【００４９】
そして，ステアリングギアボックス１１内においては，図１に示すごとく，第１ステアリングシャフト１１０の回転運動を，転舵ロッド１９０の軸線方向の直進運動に変換できるように構成してある。なお，この転舵ロッド１９０の両端には，図示しない転舵輪が接続されており，転舵ロッド１９０の軸線方向の直進運動により転舵輪の転舵角を変更できるように構成してある。
【００５０】
さらに，ステアリングギアボックス１１内には，図１に示すごとく，波動歯車減速機１３０からなる伝達比可変機構１０を内蔵してある。この伝達比可変機構１０は，第１ステアリングシャフト１１０から入力される回転運動を，該第１ステアリングシャフト１１０と同軸上に対向して配置した第２ステアリングシャフト１２０の回転運動として出力するように構成してある。
また，ステアリングギアボックス１１内に固定設置した駆動モータ１５０の回転により，第１ステアリングシャフト１１０と第２ステアリングシャフト１２０との間の伝達比を変更できるように構成してある。
【００５１】
上記ステアリングギアボックス１１は，図１に示すごとく，第１ステアリングシャフト１１０の端部を収容するシャフトハウジング２１０と，上記転舵ロッド１９０や第２ステアリングシャフト１２０等を収容するギアハウジング２２０とを組み合わせたものである。
第１ステアリングシャフト１１０を収容するシャフトハウジング２１０は，中空貫通構造を有する筒形状を呈している。第１ステアリングシャフト１１０を同軸に収容する略円筒形状を呈するスプール１７０と，第１ステアリングシャフト１１０の先端のスプライン歯と係合するフランジ１８０とは，シャフトハウジング２１０の内周面に設置したベアリング２１１，２１２により回転可能に支持されている。
【００５２】
フランジ１８０は，図１に示すごとく，断面略円形状を呈する略円筒状の部材である。そして，第１ステアリングシャフト１１０側にある端面には，第１ステアリングシャフト１１０及びスプール１７０と同軸上に断面略円形状を呈する凹部１８２を有している。そして，この凹部１８２は，スプール１７０を収容する第１凹部１８３と，スプール１７０から突出した第１ステアリングシャフト１１０を収容する上記第１凹部１８３よりも小径の第２凹部１８４とからなる。
【００５３】
この第１凹部１８３の内周には，図１に示すごとく，ニードルベアリング１８５が配設してあり，スプール１７０を回転可能に支持して，該スプール１７０とフランジ１８０との相対回転を許容できるように構成してある。また，第２凹部１８４の内周面には，第１ステアリングシャフト１１０の先端部の外周面に形成したスプライン歯１１３と係合するスプライン歯を形成してある。
また，フランジ１８０における，他方の端面には，後述する波動歯車減速機のリング形状のサーキュラスプライン１３２を嵌入するための凹部１８８を形成してある。そして，この凹部１８８内では，図示しないキーによって，嵌入したサーキュラスプライン１３２を固定できるように構成してある。
【００５４】
また，図１に示すごとく，第１ステアリングシャフト１１０における，ステアリングギアボックス１１に挿入されていない胴部分の外周面に形成されたスプライン歯１１１と，スプール１７０の端部の内周面に形成されたスプライン歯１７１とを係合させた状態で，第１ステアリングシャフト１１０の同軸上外周側にスプール１７０を配置してある。
【００５５】
第１ステアリングシャフト１１０における，スプール１７０に収容された部分には，図１に示すごとく，スプール１７０の内径よりも小径の小径部１１２を形成してある。そして，第１ステアリングシャフト１１０の先端に形成されたスプライン歯の係合によりフランジ１８０を回転させる際に，この小径部１１２に微少なねじれを生じ得るように構成してある。
【００５６】
一方，図１に示すごとく，第１ステアリングシャフト１１０における，小径部１１２よりも操舵ハンドル３００側に位置するスプライン歯１１１によって，スプール１７０は第１ステアリングシャフト１１０に係合している。そのため，小径部１１２に生じたねじれは，フランジ１８０とスプール１７０との回転ずれとして顕在化させることができる。
【００５７】
本例の車両用操舵装置１では，図１に示すごとく，フランジ１８０の回転位置を計測するレゾルバと，スプールの回転位置を計測するレゾルバとを含むトルクセンサ２１５を，シャフトハウジング２１０の内周面に配置してある。そして，このトルクセンサ２１５は，これら２つのレゾルバによる計測結果の比較により，小径部１１２に生じたねじれ量を測定し，さらに第１ステアリングシャフト１１０に作用する回転トルク値を算出できるように構成してある。また，トルクセンサ２１５は，操舵ハンドル３００の操舵角として，スプール１７０の回転位置を回転トルク値と並行して出力するように構成してある。
【００５８】
ギアハウジング２２０には，図１に示すごとく，第１ステアリングシャフト１１０と略同一軸上で対向する第２ステアリングシャフト１２０の全体と，該第２ステアリングシャフト１２０と略直交する転舵ロッド１９０の一部とを収容してある。そして，第２ステアリングシャフト１２０の外周面に形成されたピニオンギア１２５と，転舵ロッド１９０の外周面に形成されたラックギア１９５とを係合することにより，第２ステアリングシャフト１２０の回転運動を転舵ロッド１９０の軸線方向の直進運動に変換できるように構成されている。
【００５９】
第２ステアリングシャフト１２０は，図１に示すごとく，ギアハウジング２２０の内周に配設されたベアリング２１２，２１３により回転自在に支持されている。そして，第１ステアリングシャフト１１０側の端部には，後述するリング形状の保持リング１３８を嵌入する凹部１２８を穿設したジョイント部１２７を有している。そして，凹部１２８内では，図示しないキーにより，嵌入された保持リング１３８を固定できるように構成してある。
また，第２ステアリングシャフト１２０は，貫通中空構造を呈している。そして，第２ステアリングシャフト１２０の内周面には，該モータシャフト１５２を回転自在に支持するためのベアリング１２２を配設してある。
【００６０】
モータシャフト１５２は，図１に示すごとく，ギアハウジング２２０に固定された駆動モータ１５０の回転力により回転するように構成されている。ここでは，駆動モータ１５０の出力軸１５１に取り付けたドライブギア２２３と，モータシャフト１５２における波動歯車減速機１３０の反対側の端部に取り付けたドリブンギア２２４を介して，駆動モータ１５０の出力軸１５１の回転をモータシャフト１５２に伝達するように構成してある。
【００６１】
上記駆動モータ１５０は，モータケース１５６に収容された状態でギアハウジング２２０の内部に固定されている。略円筒形状のモータケース１５６の内周面には，ステータ１５３が固定されている。そして，ステータ１５３に囲まれた内部には，出力軸１５１を貫通したロータ１５４を回転自在に配置してある。
【００６２】
モータシャフト１５２は，図１に示すごとく，貫通中空構造の第２ステアリングシャフト１２０の内部に配置されたベアリング１２２と，ギアハウジング２２０の内周に配置されたベアリング２１１とにより，回転自在に支持してある。モータシャフト１５２の波動歯車減速機１３０側の端部は，後述する波動歯車減速機１３０におけるカム１３１の貫通穴３５１に圧入され，キー３５０（図４）により固定してある。
【００６３】
対向して配置される上記フランジ１８０の凹部１８８と，第２ステアリングシャフト１２０のジョイント部１２７の凹部１２８との間に形成される空間には，波動歯車減速機１３０を配置してある。
この波動歯車減速機１３０は，図４に示すごとく，サーキュラスプライン１３２と，フレクスプライン１３４と，ウェーブジェネレータ１３６よりなる減速機である。
【００６４】
上記サーキュラスプライン１３２は，図４に示すごとく，リング形状を呈する剛体の部品であり，内周面にスプライン歯を形成してある。本例では，第１ステアリングシャフト１１０に接続したフランジ１８０の凹部１８８に嵌入されたサーキュラスプライン１３２は，図示しないキーによりフランジ１８０と固定してある。
【００６５】
上記フレクスプライン１３４は，図４に示すごとく，カップ形状を呈する金属よりなる弾性体の部品である。そして，フレクスプライン１３４の開口端部付近の外周面には，サーキュラスプライン１３２のスプライン歯と同一ピッチであって，かつ，サーキュラスプライン１３２の歯数よりも２枚少ない歯数のスプライン歯を形成してある。
そして，サーキュラスプライン１３２とフレクスプライン１３４とは，サーキュラスプライン１３２の内周面のスプライン歯と，フレクスプライン１３４の外周面のスプライン歯とを係合させている。
【００６６】
本例では，さらに，フレクスプライン１３４の外周には，図１に示すごとく，サーキュラスプライン１３２と略同一外径のリング形状を呈する保持リング１３８を同軸上に配設してある。そして，保持リング１３８の内周面には，フレクスプライン１３４のスプライン歯と同一ピッチ，同一歯数のスプライン歯を形成してある。そして，このスプライン歯により，保持リング１３８とフレクスプライン１３４とを係合させてある。本例では，第２ステアリングシャフト１２０のジョイント部１２７の凹部１２８に嵌入した保持リング１３８を，図示しないキーにより第２ステアリングシャフト１２０に固定してある。
【００６７】
また，上記ウェーブジェネレータ１３６は，図４に示すごとく，楕円形状を呈するカム１３１の外周に，ボールベアリング１３５を嵌合した部品である。カム１３１に固定されたボールベアリング１３５の内輪部１３７は，カム１３１と一体的に回転するように構成してある。また，ボールベアリング１３５の外輪部１３３は，カム１３１の回転に伴って弾性変形するように構成されている。
【００６８】
さらに，このウェーブジェネレータ１３６は，図４に示すごとく，カップ形状を呈するフレクスプライン１３４内部に嵌入してあり，フレクスプライン１３４におけるスプライン歯が形成された部分の内周面と，ウェーブジェネレータ１３６における外輪部１３３の外周面とを接触させてある。ここで，ウェーブジェネレータ１３６の嵌入により開口部の形状を楕円形状に撓められたフレクスプライン１３４は，外輪部１３３と隙間なく接触するよう構成してある。
【００６９】
また，ここで，上記のごとく構成された波動歯車減速機１３０の動作の概略について説明しておく。この波動歯車減速機１３０では，図４に示すごとく，ウェーブジェネレータ１３６のカム１３１の回転によりフレクスプライン１３４とサーキュラスプライン１３２との間の伝達比を変更できるように構成されている。
【００７０】
すなわち，フレクスプライン１３４の内部でカム１３１を回転させると，フレクスプライン１３４の開口部が順次，弾性変形していき，あたかも，その楕円形状が回転するように見える。そして，このフレクスプライン１３４の弾性変形により，フレクスプライン１３４とサーキュラスプライン１３２との噛み合い位置は，周方向に移動していく。
【００７１】
ここで，上記のごとく，フレクスプライン１３４のスプライン歯及び，サーキュラスプライン１３２のスプライン歯としては，同一ピッチのスプライン歯を形成してある一方，サーキュラスプライン１３２のスプライン歯の歯数を，フレクスプライン１３４のスプライン歯の歯数よりも２枚多くしてある。そのため，カム１３１が１回転することにより，フレクスプライン１３４とサーキュラスプライン１３２との噛み合い位置が周方向に１回転分だけ移動する間に，フレクスプライン１３４とサーキュラスプライン１３２との間に相対回転を生じる。
【００７２】
そして，波動歯車減速機１３０は，図４に示すごとく，この相対回転の回転量に応じて，フレクスプライン１３４とサーキュラスプライン１３２との間の伝達比を変更するよう構成されている。
なお，フレクスプライン１３４と係合する保持リング１３８（図１）は，フレクスプライン１３４のスプライン歯と同一ピッチ，同一歯数のスプライン歯を有している。そのため，カム１３１が回転しても，フレクスプライン１３４と保持リング１３８との間に相対回転は生じない。
すなわち，本例の伝達比可変機構１０では，カム１３１の回転により，保持リング１３８（図１）とサーキュラスプライン１３２との間に相対回転を生じるように構成してある。
【００７３】
したがって，図１に示すごとく，保持リング１３８と一体的に回転する第２ステアリングシャフト１２０と，サーキャラスプライン１３２と一体的に回転する第１ステアリングシャフト１１０との間には，モータシャフト１５２と一体的に回転するカム１３１の回転により相対回転を生じる。
このように，伝達比可変機構１０は，駆動モータ１５０から入力される回転により，第１ステアリングシャフト１１０と第２ステアリングシャフトとの間の伝達比を変更できる。
【００７４】
以上のように構成された車両用操舵装置１において，伝達比可変機構１０及びＥＰＳアクチュエータ６０を制御する方法について，図３のブロック図を用いて説明する。
図３に示すように，本例の車両用操舵装置１は，第１ＥＣＵ６０１によるＥＰＳアクチュエータ６０の制御処理と，第２ＥＣＵ１０１による伝達比可変機構１０の制御処理との２つの処理を並行して実施している。つまり，車両用操舵装置１は，第２ＥＣＵ１０１により伝達比可変機構１０の伝達比を可変制御する機能を有すると共に，第１ＥＣＵ６０１によりＥＰＳアクチュエータ６０のアシスト力を適正に制御する機能を有している。
【００７５】
伝達比可変機構１０の制御処理を実施する第２ＥＣＵ１０１では，トルクセンサ４０から回転トルク値と並行して出力される操舵角信号と，車速センサ７０による車速信号とに基づいて，第１ステアリングシャフト１１０と第２ステアリングシャフト１２０との間の適正な伝達比を計算する。
【００７６】
さらに，第２ＥＣＵ１０１は，適正な伝達比を実現するために，駆動モータ１５０に供給すべきモータ電圧を算出する。そして，第２ＥＣＵ１０１は，算出されたモータ電圧により駆動モータ１５０を駆動することにより，第１ステアリングシャフト１１０と，第２ステアリングシャフト１２０との間の伝達比を適正に制御する。
【００７７】
また，ＥＰＳアクチュエータ６０によるアシスト力の制御処理を実施する第１ＥＣＵ６０１では，トルクセンサ４０から出力される第１ステアリングシャフト１１０の回転トルク値と，車速センサ７０による車速信号とを入力して，適正なアシスト力を計算する。さらに，第１ＥＣＵ６０１は，アシスト力が適正となるようＥＰＳアクチュエータ６０を制御する。
【００７８】
このように，本例の車両用操舵装置１によれば，伝達比可変機構１０における，入力回転軸である第１ステアリングシャフト１１０と出力回転軸である第２ステアリングシャフト１２０との間の伝達比を，駆動モータ１５０の出力軸１５１の回転により変更することができる。
【００７９】
特に，本例の伝達比可変機構１０では，第１ステアリングシャフト１１０及び第２ステアリングシャフト１２０の回転動作の影響を受けないように，駆動モータ１５０を固定して設置してある。そして，第２ステアリングシャフト１２０と略同軸上に２重構造を呈するよう配置したモータシャフト１５２を介して，駆動モータ１５０の出力軸１５１の回転を波動歯車減速機１３０に入力してある。
【００８０】
そのため，本例の車両用操舵装置１では，第１ステアリングシャフト１１０及び第２ステアリングシャフト１２０に従動して，駆動モータ１５０の全体が回転することがない。
したがって，駆動モータ１５０には，従来のようなうず巻き状のフラットケーブルを接続する必要が全くない。それ故，この車両用操舵装置１は，うず巻き状のフラットケーブルに起因する種々の問題を排除した小型で信頼性の高い伝達比可変機構１０を有する装置である。
【００８１】
（実施例２）
本例は，実施例１における伝達比可変機構を構成する減速機を変更した例である。
本例の伝達比可変機構１０は，図５に示すごとく，遊星歯車減速機５１０を有している。この遊星歯車減速機５１０は，中心に配置されるサンギア５１１と，該サンギア５１１に係合すると共に，その周囲を回動できるように構成された４個のプラネットギア５１２と，プラネットギア５１２に係合するリングギア５１５より構成されている。
【００８２】
本例では，第１ステアリングシャフト１１０と係合するフランジ１８０の凹部１８８の軸方向に沿う内周面に，リングギア５１５を形成してある。また，サンギア５１１は，モータシャフト１５２を圧入した上，図示しないキーにより固定してある。
また，第２ステアリングシャフト１２０のジョイント部１２７には，軸方向に略平行な回転軸５１３を４本配設してあり，この回転軸５１３によりプラネットギア５１２を回転自在に保持している。
【００８３】
この伝達比可変機構１０では，駆動モータ１５０を回転してサンギア５１１を回転することにより，第１ステアリングシャフト１１０と，第２ステアリングシャフト１２０との間の伝達比を変更することができる。
なお，その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【００８４】
（実施例３）
本例は，実施例１における伝達比可変機構を構成する減速機を変更した例である。
本例の伝達比可変機構１０は，図６に示すごとく，遊星歯車による差動減速機５２０を有している。この差動減速機５２０は，４個のプラネットギア５２１の回動により，フランジ１８０と一体的に回転する第１ステアリングシャフトと，第２ステアリングシャフトとの間に相対回転を生じさせるように構成してある。本例では，駆動モータ１５０の出力軸１５１の回転により，４個のプラネットギア５２１を回動できるように構成してある。
【００８５】
駆動モータ１５０の出力軸１５１に連結したモータシャフト１５２における，差動減速機５２０側の端部には，モータシャフト１５２の軸径よりも大径のキャリア部１５を形成してある。このキャリア部１５８の差動減速機５２０側の端面には，軸方向に平行な回転軸１５９を４本配設してある。そして，この回転軸１５９には，それぞれプラネットギア５２１を回転自在に取り付けてある。
【００８６】
各プラネットギア５２１は，フランジ１８０の凹部１８８の内周面に形成された第１リングギア５２５に係合すると共に，第２ステアリングシャフト１２０の凹部１２８の内周面に形成された第２リングギア５２４に係合している。ここで，プラネットギア５２１における，第１リングギア５２５と噛み合う部分及び第２リングギア５２４と噛み合う部分には，同数の歯を形成してある。
【００８７】
また，第１リングギア５２５の歯数は，第２リングギア５２４の歯数よりも２枚少なくしてある。すなわち，モータシャフト１５２の回転によるプラネットギア５２１の回動に応じて，フランジ１８０に連接された第１ステアリングシャフト１１０と，第２ステアリングシャフト１２０との間に相対回転を生じるように構成してある。
【００８８】
したがって，この伝達比可変機構１０では，駆動モータ１５０を回転してプラネットギア５２１を回動させることにより，第１ステアリングシャフト１１０と，第２ステアリングシャフト１２０との間の伝達比を変更することができる。
なお，その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【００８９】
（実施例４）
本例は，実施例１のモータシャフトと，第２ステアリングシャフトとの配置構造を変更した例である。
本例の伝達比可変機構１０では，図７に示すごとく，中空貫通構造のモータシャフトの内周に，第２ステアリングシャフトを同軸配置してある。
【００９０】
本例のモータシャフト１５２は，第２ステアリングシャフト１２０に比べて軸方向に短い，略円筒形状を呈する部材である。そして，第２ステアリングシャフト１２０における，波動歯車減速機１３０側の端部であって，ピニオンギア１２５が形成されてない端部を収容するように構成してある。
【００９１】
モータシャフト１５２における波動歯車減速機１３０側の端部は，波動歯車減速機１３０のカム１３１の貫通穴に圧入してあり，両者は図示しないキーによって結合してある。また，モータシャフト１５２における他方の端部には，カム１３１に圧入する端部よりも大径のギア部１５７を有している。そして，このギア部１５７の外周面には，駆動モータ１５０の出力軸１５１に取り付けられたドライブギア２２３と係合するドリブンギア２２４を形成してある。
【００９２】
第２ステアリングシャフト１２０は，モータシャフト１５２の内側に収容されると共に，モータシャフト１５２の端部から第１ステアリングシャフト１１０に向けて突出している。そして，第２ステアリングシャフト１２０とフレクスプライン１３４とが一体的に回転するよう，この第２ステアリングシャフト１２０の端面には，カップ状のフレクスプライン１３４の底部であるダイヤフラム１３９を接合してある。
なお，その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【００９３】
（実施例５）
本例は，実施例１における上記車両用操舵装置を油圧式に変更すると共に，上記駆動モータの配置構造等を変更した例である。
本例のステアリングギアボックス１１では，図８に示すごとく，第２ステアリングシャフト１２０と油圧制御用のサーボバルブ２９との間に，伝達比可変機構１０を組み付けてある。
【００９４】
本例では，第１ステアリングシャフト１１０の一部である中実の伝達シャフト部２８０と，駆動モータ１５０の出力軸であるモータシャフト１５２とを回転入力軸とし，第２ステアリングシャフト１２０を回転出力軸とした波動歯車減速機１３０を用いて伝達比可変機構１０を構成してある。
ここで，モータシャフト１５２は，伝達シャフト部２８０の外周側に同軸配置してある。それ故，モータシャフト１５２と伝達シャフト部２８０とは，同軸上に配置された２重構造を呈する。
【００９５】
本例の波動歯車減速機１３０においては，図８に示すごとく，フレクスプライン１３４に外挿するサーキュラスプライン１３２と，保持リング１３８との配置を実施例１と逆にしてある。
即ち，第１ステアリングシャフト１１０と一体回転するサーキュラスプライン１３２を転舵ロッド１９０側に，第２ステアリングシャフト１２０と一体回転する保持リング１３８を，第１ステアリングシャフト１１０側に配置してある。
【００９６】
上記モータシャフト１５２は，波動歯車減速機１３０を構成するウェーブジェネレータ１３６のカム１３１に嵌入し，キー打ち込みにより固定してある。
また，モータシャフト１５２に内挿された上記伝達シャフト部２８０は，モータシャフト１５２の端部から転舵ロッド１９０側に突出する突出端部２８１を有している。そして，この突出端部２８１の外周には，伝達部材２８２をキーにより固定してある。
この伝達部材２８２は，波動歯車減速機１３０に向かって延びる円筒部２８３を有している。スプライン歯を形成した円筒部２８３の内周には，波動歯車減速機１３０のサーキュラスプライン１３２をスプライン結合してある。
【００９７】
また，上記第２ステアリングシャフト１２０の波動歯車減速機１３０側の端面には，上記伝達シャフト部２８０の突出端部２８１を収容し得る凹部１２９を形成してある。そして，凹部１２９の内周面に配置したベアリングを介設して上記伝達シャフト部２８０を回転支持できるように構成してある。
【００９８】
さらに，第２ステアリングシャフト１２０の凹部１２９側の端部には，上記伝達部材２８２の円筒部２８３よりも大径のフランジ部１２１を形成してある。そして，該フランジ部１２１との接合面であるフランジ部２７１を有する略円筒形状を呈する伝達部材２７０を，フランジ部１２１にボルト接合してある。
そして，この伝達部材２７０におけるフランジ部２７１と軸方向反対側の端部内周には，上記保持リング１３８の外周に形成されたスプライン歯と係合する内周スプライン歯２７２を形成してある。
【００９９】
さらに，本例の車両用操舵装置のステアリングギアボックス１１では，実施例１における上記トルクセンサに代えて，油圧制御用のサーボバルブ２９を配設してある。
本例の第１ステアリングシャフト１１０は，図８に示すごとく，トーションバー部としての小径部１１２を有し，該小径部１１２の先端を伝達シャフト部２８０にスプライン結合した構造を有している。
そして，伝達シャフト部２８０に回転駆動力を伝達する際に，この小径部１１２に微少なねじれを生じ得るように構成してある。
【０１００】
一方，図８に示すごとく，小径部１１２よりも操舵ハンドル側に形成されたスプライン歯１１１によって，スプール１７０は第１ステアリングシャフト１１０に係合している。そのため，小径部１１２に生じたねじれは，スプール１７０と伝達シャフト部２８０との相対回転として顕在化されることとなる。
【０１０１】
そして，本例の第１ステアリングシャフト１１０では，トーションバー部として作用する小径部１１２を利用して，油圧制御用のロータリ形のサーボバルブ２９を設けてある。
本例のサーボバルブ２９は，スプール１７０に形成されたロータ弁部材１１８と，該ロータ弁部材１１８とシャフトハウジング２１０との間隙に回動自在に収容されると共に，結合ピン１１７により伝達シャフト部２８０と連結されたスリーブ弁部材２９５とよりなる。そして，このサーボバルブ２９は，供給ポート２９１，排出ポート２９２及び一対の給排ポート２９３，２９４を有するロータリ形の４ポート絞り切換弁を形成している。
そして，一対の給排ポート２９３，２９４を，転舵ロッド１９０の動作をアシストする図示しないパワーシリンダの左右室に接続してある。
【０１０２】
このように，上記の油圧式の車両用操舵装置では，サーボバルブ２９及び伝達比可変機構１０等の一体化によりステアリングギアボックス１１がコンパクトに構成されている。
そして，上記伝達シャフト部２８０と上記モータシャフト１５２とを，同軸上の２重構造を呈するように配置したという特徴的な構成により，上記ステアリングギアボックス１１の一体化構造が実現されている。
なお，その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，伝達比可変機構を内蔵したギアボックスを示す断面図。
【図２】実施例１における，車両用操舵装置の構成を示す説明図。
【図３】実施例１における，車両操舵装置の構成を示すブロック図。
【図４】実施例１における，波動歯車減速機を示す正面図。
【図５】実施例２における，伝達比可変機構を内蔵したギアボックスを示す断面図。
【図６】実施例３における，伝達比可変機構を内蔵したギアボックスを示す断面図。
【図７】実施例４における，伝達比可変機構を内蔵したギアボックスを示す断面図。
【図８】実施例５における，伝達比可変機構を内蔵したギアボックスを示す断面図。
【図９】従来例における，車両用操舵装置の構成を示す説明図。
【図１０】従来例における，伝達比可変機構を示す断面図。
【図１１】従来例における，カバー内部に収容したフラットケーブルを示す図で，図１０におけるＡ−Ａ線矢視断面図。
【符号の説明】
１．．．車両用操舵装置，
１０．．．伝達比可変機構，
１１．．．ステアリングギアボックス，
１１０．．．第１ステアリングシャフト，
１１８．．．ロータ弁部材，
１２０．．．第２ステアリングシャフト，
１５０．．．駆動モータ，
１５１．．．出力軸，
１５２．．．モータシャフト，
１９０．．．転舵ロッド，
２１０．．．シャフトハウジング，
２２０．．．ギアハウジング，
２８０．．．伝達シャフト部，
２９．．．サーボバルブ
２９１．．．供給ポート，
２９２．．．排出ポート，
２９３，２９４．．．給排ポート，
２９５．．．スリーブ弁部材，
３００．．．操舵ハンドル，
【技術分野】
本発明は，操舵ハンドルの操舵角を，転舵輪に伝達する車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
通常の車両用操舵装置は，略一定の伝達比により操舵ハンドルの操舵角を伝達して，転舵輪に所定の転舵角を与える。例えば，一般的なラック・アンド・ピニオン形式の車両用操舵装置では，操舵ハンドルと一体的に回転するラックギアと転舵輪に延設させるピニオンギアとの噛み合いにより，操舵角と転舵角との間の伝達比が決定されている。
【０００３】
しかし，車両用操舵装置の伝達比が一定であると，特に，低速走行時と高速走行時とにおける運転フィーリングを両立することが難しい。すなわち，低速走行時では，少ない操舵角により大きな転舵角が得られる高い伝達比の設定が望ましい。逆に，高速走行時では，安全な走行安定性を確保するため，操舵角と転舵角との伝達比は低い方が良い。
【０００４】
そこで，従来，走行状況に応じて，操舵角と転舵角との伝達比を変更し得るように構成した伝達比可変機構を有する車両用操舵装置が提案されている。
このような伝達比可変機構としては，外部から入力される回転により減速比を変更する減速機を中心に構成したものがある。この減速機としては，遊星歯車減速機や，波動歯車減速機等が用いられる（例えば，特許文献１参照。）。
【０００５】
ここで，図９に示すごとく，波動歯車減速機を利用した伝達比可変機構を含む従来の車両用操舵装置９について説明する。この車両操舵装置は，操舵ハンドル９１０の操作を，ユニバーサルジョイント９２１，９５１により相互に接続された操舵軸９２０，中間軸９３０及び９４０，後端軸９６０を介して，ギアボックス９７０に伝達するように構成してある。そして，ギアボックス９７０では，後端軸９６０の回転運動を，転舵ロッド９８０の軸線方向の直進運動に変換できるように構成してある。
そして，中間軸９３０と中間軸９４０との間には，両者間の伝達比を変更する伝達比可変機構９５０を挿入してある。
【０００６】
この伝達比可変機構９５０は，図１０に示すごとく，中間軸９３０と中間軸９４０との間の伝達比を，波動歯車減速機９０により変更するように構成してある。ここで，この波動歯車減速機９０の作用について簡単に説明しておく。
この波動歯車減速機９０は，図１０に示すごとく，サーキュラスプライン９１と，フレクスプライン９３と，ウェーブジェネレータ９２とを含む減速機である。そして，この波動歯車減速機９０では，サーキュラスプライン９１とフレクスプライン９３との間の伝達比を，ウェーブジェネレータ９２の回転により変更できるよう構成されている。
【０００７】
伝達比可変機構９５０では，同図に示すごとく，操舵ハンドル９１０（図９）と一体的に回転する中間軸９３０にサーキュラスプライン９１を連結し，後端軸９６０と一体的に回転する中間軸９４０にフレクスプライン９３を連結してある。また，中間軸９４０と一体的に回転するハウジング９６５内部に配置した駆動モータ９５１の出力軸９５２は，ウェーブジェネレータ９２に圧入してある。
【０００８】
駆動モータ９５１は，ハウジング９６５の筒面内側に固定されたステータ９５３と，該ステータ９５３の内側に配置されたロータ９５４と，該ロータ９５４の回転を出力する出力軸９５２とを有している。そして，この出力軸９５２と一体的に回転するウェーブジェネレータ９２を回転させることにより，サーキュラスプライン９１とフレクスプライン９３との間の伝達比を変更できるように構成してある。すなわち，伝達比可変機構９５０は，駆動モータ９５１の回転により，中間軸９３０と中間軸９４０との間の伝達比を変更するように構成してある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２３２０４１号公報（明細書の段落番号「００１３」〜「００１７」，第２図及び第３図）
【００１０】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の車両用操舵装置９においては，次のような問題がある。すなわち，上記のごとく，駆動モータ９５１は，中間軸９４０と一体回転するハウジング９６５内部に固定してある。一方，この駆動モータ９５１には，電源を供給するためのリード線や，制御信号等を伝送するためのリード線等を接続する必要がある。
【００１１】
そのため，上記中間軸９４０の回転に伴う駆動モータ９５１の回転を吸収可能なように上記複数のリード線を配設することが必要になる。そこで，この伝達比可変機構９５０では，図１１に示すごとく，複数のリード線を並列配置して１本のフラットケーブル９５７としてある。そして，ハウジング９６５における，中間軸９４０を挿入する被挿入部９６７の外周に，このフラットケーブル９５７をうず巻き状に緩く巻き付けてある。
【００１２】
さらに，被挿入部９６７の外周には，図１１に示すごとく，うず巻き状に巻かれたフラットケーブル９５７を保護するためのカバー９５８を配設してある。中間軸９４０及びハウジング９６５の回転動作の影響を受けないよう，カバー９５８は，図示しない車体側に固定してある。
フラットケーブル９５７の各リード線は，カバー９５８の外側に配置された入出力端子９５９と電気的に接続してある。そして，この入出力端子９５９を介して，ＥＣＵ等の外部機器による駆動モータ９５１の制御を可能としてある。
【００１３】
この伝達比可変機構９５０では，図１１に示すごとく，固定されたカバー９５８内部において，フラットケーブル９５７はうず巻き状に配置されている。そして，このフラットケーブル９５７のうず巻きの縮径により，フラットケーブル９５７を巻き取る方向に回転する中間軸９４０と，カバー９５８との相対回転を吸収できるように構成してある。そのため，フラットケーブル９５７を巻き取る方向に中間軸９４０が回転しきった場合を想定して，フラットケーブル９５７を十分に長くしておく必要があった。
【００１４】
また，フラットケーブル９５７をさらに弛ませる方向に中間軸９４０が回転すると，フラットケーブル９５７よりなるうず巻きはさらに大径になる。そのため，フラットケーブル９５７を弛ませる方向に中間軸９４０が回転しきった場合を想定して，カバー９５８を十分に大径にしておく必要があった。
さらに，複数のリード線を並列配置して幅広になったフラットケーブル９５７を収容できるよう，図１０に示すごとく，上記カバー９５８としては，軸方向の長さを十分確保する必要があった。
【００１５】
このように，図１０に示すごとく，従来の伝達比可変機構９５０では，駆動モータ９５１に接続する長いフラットケーブル９５７を収容するための配置スペースを大きく確保する必要があった。
また，中間軸９４０の回転により，フラットケーブル９５７よりなるうず巻きは縮径と拡径とを繰り返す。そのため，フラットケーブル９５７の金属疲労や，フラットケーブル９５７相互間の摩擦等による被覆の劣化を未然防止するため，しなやかに変形するリード線を採用したり，その被覆の対摩耗性を向上する等の対策が必要であった。
【００１６】
以上のごとく，上記うず巻き状のフラットケーブルを備えた構造を採用した場合には，その構造に起因する種々の問題が生じうる。そこで，従来より，このうず巻き状のフラットケーブルを必要としないシンプルな構造の車両用操舵装置の開発が望まれている。
【００１７】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，うず巻き状のフラットケーブルを必要とせず，小型かつ信頼性の高い伝達比可変機構を含む車両用操舵装置を提供しようとするものである。
【００１８】
【課題の解決手段】
本発明は，操舵ハンドルと一体的に回転する第１ステアリングシャフトと，転舵輪を転舵するための転舵ロッドに連結される第２ステアリングシャフトとの間における回転動作の伝達比を変化させる伝達比可変機構を有する車両用操舵装置において，
上記伝達比可変機構は，駆動モータと，該駆動モータの出力軸であるモータシャフトと，該モータシャフトの回転数に応じて，上記第１ステアリングシャフトから入力される回転数と，上記第２ステアリングシャフトに出力する回転数との間の伝達比を変更するように構成された波動歯車減速機とを有しており，
該波動歯車減速機は，楕円形状を呈し該モータシャフトと一体回転するウェーブジェネレータと，内周面にスプライン歯が形成され上記第１ステアリングシャフトと一体回転するサーキュラスプラインと，該サーキュラスプラインと略同一外径であり内周面に該サーキュラスプラインと異なる歯数のスプライン歯が形成され上記第２ステアリングシャフトと一体回転する保持リングと，上記サーキュラスプライン及び上記保持リングのいずれかと同一歯数のスプライン歯が外周面に形成され上記ウェーブジェネレータの外周に嵌合されて上記サーキュラスプライン及び上記保持リングと係合するフレクスプラインとを有しており，
上記第１ステアリングシャフトは，該第１ステアリングシャフトの回転駆動力を伝達する中実の伝達シャフト部を有しており，かつ，上記第１ステアリングシャフトの回転駆動力は，上記伝達シャフト部を介して上記サーキュラスプラインに入力されるように構成されており，
上記モータシャフトは，中空貫通穴を有しており，該中空貫通穴には，上記第１ステアリングシャフトの上記伝達シャフト部が貫通され，該伝達シャフト部の外周に上記モータシャフトが略同軸上に配置されて２重構造を呈するよう構成されており，
さらに，上記駆動モータは，上記第１ステアリングシャフト又は上記第２ステアリングシャフトのいずれの回転動作にも影響を受けないように固定して設置されていることを特徴とする車両用操舵装置にある（請求項１）。
【００２２】
上記本発明の車両用操舵装置では，上記第１ステアリングシャフト又は上記第２ステアリングシャフトのいずれの回転動作にも影響を受けないように，上記駆動モータを固定して設置してある。そして，上記第１ステアリングシャフトの伝達シャフト部に対して，略同軸上の外周側に２重構造を呈するように上記モータシャフトを配置し，このモータシャフトを介して，上記駆動モータの回転が上記減速機に入力されている。
【００２３】
そのため，この車両用操舵装置においては，第１ステアリングシャフト又は第２ステアリングシャフトに従動して，駆動モータ全体が回転することがない。
したがって，駆動モータは，従来のようなうず巻き状のフラットケーブルを接続する必要が全くない。それ故，うず巻き状のフラットケーブルに起因する種々の問題を確実に解決することができ，小型で信頼性の高い構造を実現することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
上記本発明においては，上記減速機は，波動歯車減速機である。
この場合には，小型であって，かつ，大きな伝達比を得ることができるという特徴を有する波動歯車減速機により，上記伝達比可変機構を小型化できると共に，伝達比の可変幅を大きく設定することができる。
【００２５】
また，上記減速機は，遊星歯車減速機であることが好ましい（請求項３）。
この場合には，遊星歯車減速機を自由度高く設計して，伝達比可変機構に要求される種々の設計仕様を満たした車両用操舵装置を実現できる。
【００３２】
上記本発明においては，上記第１ステアリングシャフトは，該第１ステアリングシャフトの回転駆動力を伝達する伝達シャフト部を有しており，かつ，上記第１ステアリングシャフトの回転駆動力は，上記伝達シャフト部を介して上記減速機に入力されるように構成されており，
上記伝達シャフト部と上記モータシャフトとは，略同軸上に配置されて２重構造を呈するよう構成されている。
これにより，上記減速機に接続される上記伝達シャフト部及び上記モータシャフトを２重構造に配置することにより，両者の同軸配置構造を効率良く実現できる。
【００３５】
また，上記モータシャフトは，中空貫通穴を有しており，該中空貫通穴には，上記第１ステアリングシャフトの伝達シャフト部を貫通している。
この場合には，上記減速機における上記モータシャフトの外周側に配置した回転部材の内周側を経由して，上記第１ステアリングシャフトの回転駆動力を取り出すことができる。
【００３６】
特に，サーキュラスプラインと，該サーキュラスプラインの内周側に配置されるフレクスプラインと，該フレクスプラインの内周側に配置されるウェーブジェネレータとよりなる同軸３重構造を呈する波動歯車減速機では，ウェーブジェネレータに接続した上記モータシャフトの内周側を経由して上記第１ステアリングシャフトの回転駆動力を取りだして，この回転駆動力を上記サーキュラスプラインに入力する接続構造を簡単にできる。
【００３７】
また，上記転舵ロッドには，ラックギアを形成してあり，上記第２ステアリングシャフトには，ピニオンギアを形成してあり，
上記転舵ロッド及び上記第２ステアリングシャフトの少なくとも一部を収容するステアリングギアボックス内において，上記ラックギアと上記ピニオンギアとを係合してあることが好ましい（請求項２）。
この場合には，上記ラックギアと上記ピニオンギアとの噛み合いにより，上記操舵ハンドルの操舵角に対する上記転舵輪の転舵角を正確にして，車両の操作感を向上できる。
【００３８】
また，上記ステアリングギアボックスには，上記駆動モータ及び上記減速機を含む上記伝達比可変機構を組み込んであることが好ましい（請求項３）。
この場合には，上記ステアリングギアボックスと，小型化された上記伝達比可変機構を一体化して，上記操舵装置をさらにコンパクトにできる。また，通常，車室外に設置される上記ステアリングギアボックスと上記伝達比可変機構とを一体化することにより，車室内への上記駆動モータの作動音の影響を低減できる。
【００３９】
また，上記車両用操舵装置は，油圧を発生するオイルポンプと，油圧により上記転舵ロッドを駆動するパワーシリンダとを有しており，
上記第１ステアリングシャフトは，該第１ステアリングシャフトに作用する回転トルクに応じたねじれを生じるよう構成したトーションバー部を有しており，
上記ステアリングギアボックスは，上記トーションバー部のねじれに応動して，上記オイルポンプから上記パワーシリンダへの油路を切り換えるよう構成されたサーボバルブを備えていることが好ましい（請求項４）。
この場合には，油圧式の上記車両用操舵装置における上記ステアリングギアボックスをコンパクトに，一体的に構成することができる。そして，一体化された上記ステアリングギアボックスによれば，車両への組み付け性も良好である。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
本例の車両用操舵装置について，図１〜図４を用いて説明する。
本例は，図１に示すごとく，操舵ハンドル３００（図２）と一体的に回転する第１ステアリングシャフト１１０と，図示しない転舵輪を転舵するための転舵ロッド１９０に連結される第２ステアリングシャフト１２０との間における回転動作の伝達比を変化させる伝達比可変機構１０を有する車両用操舵装置１に関する。
【００４２】
上記伝達比可変機構１０は，駆動モータ１５０と，該駆動モータ１５０の出力軸１５１の回転を伝達するためのモータシャフト１５２と，波動歯車減速機１３０とを有している。
この波動歯車減速機１３０は，モータシャフト１５２の回転数に応じて，第１ステアリングシャフト１１０から入力される回転数と，第２ステアリングシャフト１２０に出力する回転数との間の伝達比を変更するように構成されている。
【００４３】
モータシャフト１５２と第２ステアリングシャフト１２０とは，略同軸上に配置された２重構造を呈しており，かつ，駆動モータ１５０は，第１ステアリングシャフト１１０又は第２ステアリングシャフト１２０のいずれの回転動作にも影響を受けないように固定して設置された状態で，出力軸１５１をモータシャフト１５２に連結させている。
以下にこの内容について，詳しく説明する。
【００４４】
この車両用操舵装置１は，図２に示すごとく，操舵ハンドル３００と，伝達比可変機構１０（図１）を内蔵したステアリングギアボックス１１と，図示しない転舵輪とを有している。そして，操舵ハンドル３００と一体の操舵軸３１０の回転は，ユニバーサルジョイント３２０，３４０と，２個のユニバーサルジョイント３２０，３４０の中間に配設された中間軸３３０とを介して，ステアリングギアボックス１１に挿入された第１ステアリングシャフト１１０に伝達されるように構成してある。
【００４５】
また，本例の車両用操舵装置１は，図３に示すごとく，ステアリングギアボックス１１にＥＰＳアクチュエータ６０を組み込んだ電動パワーステアリング装置をベースとしている。この電動パワーステアリング装置を基にした本例の車両用操舵装置１では，ＥＰＳアクチュエータ６０の作用により操舵ハンドル３００の操作力を低減できるように構成してある。なお，このＥＰＳアクチュエータ６０に代えて，油圧アクチュエータを組み込み，油圧の作用により操舵ハンドル３００の操作力を低減することもできる。
【００４６】
また，本例の車両用制御装置１は，図３に示すごとく，ＥＰＳアクチュエータ６０を制御する第１ＥＣＵ（ＥＰＳ ＥＣＵ）６０１と，伝達比可変機構（ＶＧＲＳ：Variable Gear Ratio System）１０を制御する第２ＥＣＵ（ＶＧＲＳ ＥＣＵ）１０１とにより，伝達比可変機構１０及びＥＰＳアクチュエータ６０を制御できるように構成してある。ここで，車速センサ７０から出力される車速信号や，トルクセンサ４０から出力される操舵ハンドル３００の回転トルク値及び操舵角が，第１ＥＣＵ６０１及び第２ＥＣＵ１０１に入力されるように構成してあり，車速やハンドルトルク等の操舵状況に応じた制御を可能としている。
【００４７】
第１ＥＣＵ６０１は，図３に示すごとく，操舵ハンドル３００により第１ステアリングシャフト１１０に与えられた回転トルク値と，車速信号を入力してＥＰＳアクチュエータ６０を制御するように構成してある。また，第２ＥＣＵ１０１は，操舵ハンドル３００の操舵角と，車速信号とを入力して伝達比可変機構１０を制御するように構成してある。
【００４８】
第１ステアリングシャフト１１０の回転軸を含み転舵ロッド１９０に直交する断面形状を示す図１に示すごとく，ステアリングギアボックス１１は，ラック・アンド・ピニオン形式のギアボックスである。そして，このステアリングギアボックス１１には，転舵ロッド１９０を貫通させてあると共に，該転舵ロッド１９０と略直交する方向から第１ステアリングシャフト１１０を挿入してある。
【００４９】
そして，ステアリングギアボックス１１内においては，図１に示すごとく，第１ステアリングシャフト１１０の回転運動を，転舵ロッド１９０の軸線方向の直進運動に変換できるように構成してある。なお，この転舵ロッド１９０の両端には，図示しない転舵輪が接続されており，転舵ロッド１９０の軸線方向の直進運動により転舵輪の転舵角を変更できるように構成してある。
【００５０】
さらに，ステアリングギアボックス１１内には，図１に示すごとく，波動歯車減速機１３０からなる伝達比可変機構１０を内蔵してある。この伝達比可変機構１０は，第１ステアリングシャフト１１０から入力される回転運動を，該第１ステアリングシャフト１１０と同軸上に対向して配置した第２ステアリングシャフト１２０の回転運動として出力するように構成してある。
また，ステアリングギアボックス１１内に固定設置した駆動モータ１５０の回転により，第１ステアリングシャフト１１０と第２ステアリングシャフト１２０との間の伝達比を変更できるように構成してある。
【００５１】
上記ステアリングギアボックス１１は，図１に示すごとく，第１ステアリングシャフト１１０の端部を収容するシャフトハウジング２１０と，上記転舵ロッド１９０や第２ステアリングシャフト１２０等を収容するギアハウジング２２０とを組み合わせたものである。
第１ステアリングシャフト１１０を収容するシャフトハウジング２１０は，中空貫通構造を有する筒形状を呈している。第１ステアリングシャフト１１０を同軸に収容する略円筒形状を呈するスプール１７０と，第１ステアリングシャフト１１０の先端のスプライン歯と係合するフランジ１８０とは，シャフトハウジング２１０の内周面に設置したベアリング２１１，２１２により回転可能に支持されている。
【００５２】
フランジ１８０は，図１に示すごとく，断面略円形状を呈する略円筒状の部材である。そして，第１ステアリングシャフト１１０側にある端面には，第１ステアリングシャフト１１０及びスプール１７０と同軸上に断面略円形状を呈する凹部１８２を有している。そして，この凹部１８２は，スプール１７０を収容する第１凹部１８３と，スプール１７０から突出した第１ステアリングシャフト１１０を収容する上記第１凹部１８３よりも小径の第２凹部１８４とからなる。
【００５３】
この第１凹部１８３の内周には，図１に示すごとく，ニードルベアリング１８５が配設してあり，スプール１７０を回転可能に支持して，該スプール１７０とフランジ１８０との相対回転を許容できるように構成してある。また，第２凹部１８４の内周面には，第１ステアリングシャフト１１０の先端部の外周面に形成したスプライン歯１１３と係合するスプライン歯を形成してある。
また，フランジ１８０における，他方の端面には，後述する波動歯車減速機のリング形状のサーキュラスプライン１３２を嵌入するための凹部１８８を形成してある。そして，この凹部１８８内では，図示しないキーによって，嵌入したサーキュラスプライン１３２を固定できるように構成してある。
【００５４】
また，図１に示すごとく，第１ステアリングシャフト１１０における，ステアリングギアボックス１１に挿入されていない胴部分の外周面に形成されたスプライン歯１１１と，スプール１７０の端部の内周面に形成されたスプライン歯１７１とを係合させた状態で，第１ステアリングシャフト１１０の同軸上外周側にスプール１７０を配置してある。
【００５５】
第１ステアリングシャフト１１０における，スプール１７０に収容された部分には，図１に示すごとく，スプール１７０の内径よりも小径の小径部１１２を形成してある。そして，第１ステアリングシャフト１１０の先端に形成されたスプライン歯の係合によりフランジ１８０を回転させる際に，この小径部１１２に微少なねじれを生じ得るように構成してある。
【００５６】
一方，図１に示すごとく，第１ステアリングシャフト１１０における，小径部１１２よりも操舵ハンドル３００側に位置するスプライン歯１１１によって，スプール１７０は第１ステアリングシャフト１１０に係合している。そのため，小径部１１２に生じたねじれは，フランジ１８０とスプール１７０との回転ずれとして顕在化させることができる。
【００５７】
本例の車両用操舵装置１では，図１に示すごとく，フランジ１８０の回転位置を計測するレゾルバと，スプールの回転位置を計測するレゾルバとを含むトルクセンサ２１５を，シャフトハウジング２１０の内周面に配置してある。そして，このトルクセンサ２１５は，これら２つのレゾルバによる計測結果の比較により，小径部１１２に生じたねじれ量を測定し，さらに第１ステアリングシャフト１１０に作用する回転トルク値を算出できるように構成してある。また，トルクセンサ２１５は，操舵ハンドル３００の操舵角として，スプール１７０の回転位置を回転トルク値と並行して出力するように構成してある。
【００５８】
ギアハウジング２２０には，図１に示すごとく，第１ステアリングシャフト１１０と略同一軸上で対向する第２ステアリングシャフト１２０の全体と，該第２ステアリングシャフト１２０と略直交する転舵ロッド１９０の一部とを収容してある。そして，第２ステアリングシャフト１２０の外周面に形成されたピニオンギア１２５と，転舵ロッド１９０の外周面に形成されたラックギア１９５とを係合することにより，第２ステアリングシャフト１２０の回転運動を転舵ロッド１９０の軸線方向の直進運動に変換できるように構成されている。
【００５９】
第２ステアリングシャフト１２０は，図１に示すごとく，ギアハウジング２２０の内周に配設されたベアリング２１２，２１３により回転自在に支持されている。そして，第１ステアリングシャフト１１０側の端部には，後述するリング形状の保持リング１３８を嵌入する凹部１２８を穿設したジョイント部１２７を有している。そして，凹部１２８内では，図示しないキーにより，嵌入された保持リング１３８を固定できるように構成してある。
また，第２ステアリングシャフト１２０は，貫通中空構造を呈している。そして，第２ステアリングシャフト１２０の内周面には，該モータシャフト１５２を回転自在に支持するためのベアリング１２２を配設してある。
【００６０】
モータシャフト１５２は，図１に示すごとく，ギアハウジング２２０に固定された駆動モータ１５０の回転力により回転するように構成されている。ここでは，駆動モータ１５０の出力軸１５１に取り付けたドライブギア２２３と，モータシャフト１５２における波動歯車減速機１３０の反対側の端部に取り付けたドリブンギア２２４を介して，駆動モータ１５０の出力軸１５１の回転をモータシャフト１５２に伝達するように構成してある。
【００６１】
上記駆動モータ１５０は，モータケース１５６に収容された状態でギアハウジング２２０の内部に固定されている。略円筒形状のモータケース１５６の内周面には，ステータ１５３が固定されている。そして，ステータ１５３に囲まれた内部には，出力軸１５１を貫通したロータ１５４を回転自在に配置してある。
【００６２】
モータシャフト１５２は，図１に示すごとく，貫通中空構造の第２ステアリングシャフト１２０の内部に配置されたベアリング１２２と，ギアハウジング２２０の内周に配置されたベアリング２１１とにより，回転自在に支持してある。モータシャフト１５２の波動歯車減速機１３０側の端部は，後述する波動歯車減速機１３０におけるカム１３１の貫通穴３５１に圧入され，キー３５０（図４）により固定してある。
【００６３】
対向して配置される上記フランジ１８０の凹部１８８と，第２ステアリングシャフト１２０のジョイント部１２７の凹部１２８との間に形成される空間には，波動歯車減速機１３０を配置してある。
この波動歯車減速機１３０は，図４に示すごとく，サーキュラスプライン１３２と，フレクスプライン１３４と，ウェーブジェネレータ１３６よりなる減速機である。
【００６４】
上記サーキュラスプライン１３２は，図４に示すごとく，リング形状を呈する剛体の部品であり，内周面にスプライン歯を形成してある。本例では，第１ステアリングシャフト１１０に接続したフランジ１８０の凹部１８８に嵌入されたサーキュラスプライン１３２は，図示しないキーによりフランジ１８０と固定してある。
【００６５】
上記フレクスプライン１３４は，図４に示すごとく，カップ形状を呈する金属よりなる弾性体の部品である。そして，フレクスプライン１３４の開口端部付近の外周面には，サーキュラスプライン１３２のスプライン歯と同一ピッチであって，かつ，サーキュラスプライン１３２の歯数よりも２枚少ない歯数のスプライン歯を形成してある。
そして，サーキュラスプライン１３２とフレクスプライン１３４とは，サーキュラスプライン１３２の内周面のスプライン歯と，フレクスプライン１３４の外周面のスプライン歯とを係合させている。
【００６６】
本例では，さらに，フレクスプライン１３４の外周には，図１に示すごとく，サーキュラスプライン１３２と略同一外径のリング形状を呈する保持リング１３８を同軸上に配設してある。そして，保持リング１３８の内周面には，フレクスプライン１３４のスプライン歯と同一ピッチ，同一歯数のスプライン歯を形成してある。そして，このスプライン歯により，保持リング１３８とフレクスプライン１３４とを係合させてある。本例では，第２ステアリングシャフト１２０のジョイント部１２７の凹部１２８に嵌入した保持リング１３８を，図示しないキーにより第２ステアリングシャフト１２０に固定してある。
【００６７】
また，上記ウェーブジェネレータ１３６は，図４に示すごとく，楕円形状を呈するカム１３１の外周に，ボールベアリング１３５を嵌合した部品である。カム１３１に固定されたボールベアリング１３５の内輪部１３７は，カム１３１と一体的に回転するように構成してある。また，ボールベアリング１３５の外輪部１３３は，カム１３１の回転に伴って弾性変形するように構成されている。
【００６８】
さらに，このウェーブジェネレータ１３６は，図４に示すごとく，カップ形状を呈するフレクスプライン１３４内部に嵌入してあり，フレクスプライン１３４におけるスプライン歯が形成された部分の内周面と，ウェーブジェネレータ１３６における外輪部１３３の外周面とを接触させてある。ここで，ウェーブジェネレータ１３６の嵌入により開口部の形状を楕円形状に撓められたフレクスプライン１３４は，外輪部１３３と隙間なく接触するよう構成してある。
【００６９】
また，ここで，上記のごとく構成された波動歯車減速機１３０の動作の概略について説明しておく。この波動歯車減速機１３０では，図４に示すごとく，ウェーブジェネレータ１３６のカム１３１の回転によりフレクスプライン１３４とサーキュラスプライン１３２との間の伝達比を変更できるように構成されている。
【００７０】
すなわち，フレクスプライン１３４の内部でカム１３１を回転させると，フレクスプライン１３４の開口部が順次，弾性変形していき，あたかも，その楕円形状が回転するように見える。そして，このフレクスプライン１３４の弾性変形により，フレクスプライン１３４とサーキュラスプライン１３２との噛み合い位置は，周方向に移動していく。
【００７１】
ここで，上記のごとく，フレクスプライン１３４のスプライン歯及び，サーキュラスプライン１３２のスプライン歯としては，同一ピッチのスプライン歯を形成してある一方，サーキュラスプライン１３２のスプライン歯の歯数を，フレクスプライン１３４のスプライン歯の歯数よりも２枚多くしてある。そのため，カム１３１が１回転することにより，フレクスプライン１３４とサーキュラスプライン１３２との噛み合い位置が周方向に１回転分だけ移動する間に，フレクスプライン１３４とサーキュラスプライン１３２との間に相対回転を生じる。
【００７２】
そして，波動歯車減速機１３０は，図４に示すごとく，この相対回転の回転量に応じて，フレクスプライン１３４とサーキュラスプライン１３２との間の伝達比を変更するよう構成されている。
なお，フレクスプライン１３４と係合する保持リング１３８（図１）は，フレクスプライン１３４のスプライン歯と同一ピッチ，同一歯数のスプライン歯を有している。そのため，カム１３１が回転しても，フレクスプライン１３４と保持リング１３８との間に相対回転は生じない。
すなわち，本例の伝達比可変機構１０では，カム１３１の回転により，保持リング１３８（図１）とサーキュラスプライン１３２との間に相対回転を生じるように構成してある。
【００７３】
したがって，図１に示すごとく，保持リング１３８と一体的に回転する第２ステアリングシャフト１２０と，サーキャラスプライン１３２と一体的に回転する第１ステアリングシャフト１１０との間には，モータシャフト１５２と一体的に回転するカム１３１の回転により相対回転を生じる。
このように，伝達比可変機構１０は，駆動モータ１５０から入力される回転により，第１ステアリングシャフト１１０と第２ステアリングシャフトとの間の伝達比を変更できる。
【００７４】
以上のように構成された車両用操舵装置１において，伝達比可変機構１０及びＥＰＳアクチュエータ６０を制御する方法について，図３のブロック図を用いて説明する。
図３に示すように，本例の車両用操舵装置１は，第１ＥＣＵ６０１によるＥＰＳアクチュエータ６０の制御処理と，第２ＥＣＵ１０１による伝達比可変機構１０の制御処理との２つの処理を並行して実施している。つまり，車両用操舵装置１は，第２ＥＣＵ１０１により伝達比可変機構１０の伝達比を可変制御する機能を有すると共に，第１ＥＣＵ６０１によりＥＰＳアクチュエータ６０のアシスト力を適正に制御する機能を有している。
【００７５】
伝達比可変機構１０の制御処理を実施する第２ＥＣＵ１０１では，トルクセンサ４０から回転トルク値と並行して出力される操舵角信号と，車速センサ７０による車速信号とに基づいて，第１ステアリングシャフト１１０と第２ステアリングシャフト１２０との間の適正な伝達比を計算する。
【００７６】
さらに，第２ＥＣＵ１０１は，適正な伝達比を実現するために，駆動モータ１５０に供給すべきモータ電圧を算出する。そして，第２ＥＣＵ１０１は，算出されたモータ電圧により駆動モータ１５０を駆動することにより，第１ステアリングシャフト１１０と，第２ステアリングシャフト１２０との間の伝達比を適正に制御する。
【００７７】
また，ＥＰＳアクチュエータ６０によるアシスト力の制御処理を実施する第１ＥＣＵ６０１では，トルクセンサ４０から出力される第１ステアリングシャフト１１０の回転トルク値と，車速センサ７０による車速信号とを入力して，適正なアシスト力を計算する。さらに，第１ＥＣＵ６０１は，アシスト力が適正となるようＥＰＳアクチュエータ６０を制御する。
【００７８】
このように，本例の車両用操舵装置１によれば，伝達比可変機構１０における，入力回転軸である第１ステアリングシャフト１１０と出力回転軸である第２ステアリングシャフト１２０との間の伝達比を，駆動モータ１５０の出力軸１５１の回転により変更することができる。
【００７９】
特に，本例の伝達比可変機構１０では，第１ステアリングシャフト１１０及び第２ステアリングシャフト１２０の回転動作の影響を受けないように，駆動モータ１５０を固定して設置してある。そして，第２ステアリングシャフト１２０と略同軸上に２重構造を呈するよう配置したモータシャフト１５２を介して，駆動モータ１５０の出力軸１５１の回転を波動歯車減速機１３０に入力してある。
【００８０】
そのため，本例の車両用操舵装置１では，第１ステアリングシャフト１１０及び第２ステアリングシャフト１２０に従動して，駆動モータ１５０の全体が回転することがない。
したがって，駆動モータ１５０には，従来のようなうず巻き状のフラットケーブルを接続する必要が全くない。それ故，この車両用操舵装置１は，うず巻き状のフラットケーブルに起因する種々の問題を排除した小型で信頼性の高い伝達比可変機構１０を有する装置である。
【００８１】
（実施例２）
本例は，実施例１における伝達比可変機構を構成する減速機を変更した例である。
本例の伝達比可変機構１０は，図５に示すごとく，遊星歯車減速機５１０を有している。この遊星歯車減速機５１０は，中心に配置されるサンギア５１１と，該サンギア５１１に係合すると共に，その周囲を回動できるように構成された４個のプラネットギア５１２と，プラネットギア５１２に係合するリングギア５１５より構成されている。
【００８２】
本例では，第１ステアリングシャフト１１０と係合するフランジ１８０の凹部１８８の軸方向に沿う内周面に，リングギア５１５を形成してある。また，サンギア５１１は，モータシャフト１５２を圧入した上，図示しないキーにより固定してある。
また，第２ステアリングシャフト１２０のジョイント部１２７には，軸方向に略平行な回転軸５１３を４本配設してあり，この回転軸５１３によりプラネットギア５１２を回転自在に保持している。
【００８３】
この伝達比可変機構１０では，駆動モータ１５０を回転してサンギア５１１を回転することにより，第１ステアリングシャフト１１０と，第２ステアリングシャフト１２０との間の伝達比を変更することができる。
なお，その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【００８４】
（実施例３）
本例は，実施例１における伝達比可変機構を構成する減速機を変更した例である。
本例の伝達比可変機構１０は，図６に示すごとく，遊星歯車による差動減速機５２０を有している。この差動減速機５２０は，４個のプラネットギア５２１の回動により，フランジ１８０と一体的に回転する第１ステアリングシャフトと，第２ステアリングシャフトとの間に相対回転を生じさせるように構成してある。本例では，駆動モータ１５０の出力軸１５１の回転により，４個のプラネットギア５２１を回動できるように構成してある。
【００８５】
駆動モータ１５０の出力軸１５１に連結したモータシャフト１５２における，差動減速機５２０側の端部には，モータシャフト１５２の軸径よりも大径のキャリア部１５を形成してある。このキャリア部１５８の差動減速機５２０側の端面には，軸方向に平行な回転軸１５９を４本配設してある。そして，この回転軸１５９には，それぞれプラネットギア５２１を回転自在に取り付けてある。
【００８６】
各プラネットギア５２１は，フランジ１８０の凹部１８８の内周面に形成された第１リングギア５２５に係合すると共に，第２ステアリングシャフト１２０の凹部１２８の内周面に形成された第２リングギア５２４に係合している。ここで，プラネットギア５２１における，第１リングギア５２５と噛み合う部分及び第２リングギア５２４と噛み合う部分には，同数の歯を形成してある。
【００８７】
また，第１リングギア５２５の歯数は，第２リングギア５２４の歯数よりも２枚少なくしてある。すなわち，モータシャフト１５２の回転によるプラネットギア５２１の回動に応じて，フランジ１８０に連接された第１ステアリングシャフト１１０と，第２ステアリングシャフト１２０との間に相対回転を生じるように構成してある。
【００８８】
したがって，この伝達比可変機構１０では，駆動モータ１５０を回転してプラネットギア５２１を回動させることにより，第１ステアリングシャフト１１０と，第２ステアリングシャフト１２０との間の伝達比を変更することができる。
なお，その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【００８９】
（実施例４）
本例は，実施例１のモータシャフトと，第２ステアリングシャフトとの配置構造を変更した例である。
本例の伝達比可変機構１０では，図７に示すごとく，中空貫通構造のモータシャフトの内周に，第２ステアリングシャフトを同軸配置してある。
【００９０】
本例のモータシャフト１５２は，第２ステアリングシャフト１２０に比べて軸方向に短い，略円筒形状を呈する部材である。そして，第２ステアリングシャフト１２０における，波動歯車減速機１３０側の端部であって，ピニオンギア１２５が形成されてない端部を収容するように構成してある。
【００９１】
モータシャフト１５２における波動歯車減速機１３０側の端部は，波動歯車減速機１３０のカム１３１の貫通穴に圧入してあり，両者は図示しないキーによって結合してある。また，モータシャフト１５２における他方の端部には，カム１３１に圧入する端部よりも大径のギア部１５７を有している。そして，このギア部１５７の外周面には，駆動モータ１５０の出力軸１５１に取り付けられたドライブギア２２３と係合するドリブンギア２２４を形成してある。
【００９２】
第２ステアリングシャフト１２０は，モータシャフト１５２の内側に収容されると共に，モータシャフト１５２の端部から第１ステアリングシャフト１１０に向けて突出している。そして，第２ステアリングシャフト１２０とフレクスプライン１３４とが一体的に回転するよう，この第２ステアリングシャフト１２０の端面には，カップ状のフレクスプライン１３４の底部であるダイヤフラム１３９を接合してある。
なお，その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【００９３】
（実施例５）
本例は，実施例１における上記車両用操舵装置を油圧式に変更すると共に，上記駆動モータの配置構造等を変更した例である。
本例のステアリングギアボックス１１では，図８に示すごとく，第２ステアリングシャフト１２０と油圧制御用のサーボバルブ２９との間に，伝達比可変機構１０を組み付けてある。
【００９４】
本例では，第１ステアリングシャフト１１０の一部である中実の伝達シャフト部２８０と，駆動モータ１５０の出力軸であるモータシャフト１５２とを回転入力軸とし，第２ステアリングシャフト１２０を回転出力軸とした波動歯車減速機１３０を用いて伝達比可変機構１０を構成してある。
ここで，モータシャフト１５２は，伝達シャフト部２８０の外周側に同軸配置してある。それ故，モータシャフト１５２と伝達シャフト部２８０とは，同軸上に配置された２重構造を呈する。
【００９５】
本例の波動歯車減速機１３０においては，図８に示すごとく，フレクスプライン１３４に外挿するサーキュラスプライン１３２と，保持リング１３８との配置を実施例１と逆にしてある。
即ち，第１ステアリングシャフト１１０と一体回転するサーキュラスプライン１３２を転舵ロッド１９０側に，第２ステアリングシャフト１２０と一体回転する保持リング１３８を，第１ステアリングシャフト１１０側に配置してある。
【００９６】
上記モータシャフト１５２は，波動歯車減速機１３０を構成するウェーブジェネレータ１３６のカム１３１に嵌入し，キー打ち込みにより固定してある。
また，モータシャフト１５２に内挿された上記伝達シャフト部２８０は，モータシャフト１５２の端部から転舵ロッド１９０側に突出する突出端部２８１を有している。そして，この突出端部２８１の外周には，伝達部材２８２をキーにより固定してある。
この伝達部材２８２は，波動歯車減速機１３０に向かって延びる円筒部２８３を有している。スプライン歯を形成した円筒部２８３の内周には，波動歯車減速機１３０のサーキュラスプライン１３２をスプライン結合してある。
【００９７】
また，上記第２ステアリングシャフト１２０の波動歯車減速機１３０側の端面には，上記伝達シャフト部２８０の突出端部２８１を収容し得る凹部１２９を形成してある。そして，凹部１２９の内周面に配置したベアリングを介設して上記伝達シャフト部２８０を回転支持できるように構成してある。
【００９８】
さらに，第２ステアリングシャフト１２０の凹部１２９側の端部には，上記伝達部材２８２の円筒部２８３よりも大径のフランジ部１２１を形成してある。そして，該フランジ部１２１との接合面であるフランジ部２７１を有する略円筒形状を呈する伝達部材２７０を，フランジ部１２１にボルト接合してある。
そして，この伝達部材２７０におけるフランジ部２７１と軸方向反対側の端部内周には，上記保持リング１３８の外周に形成されたスプライン歯と係合する内周スプライン歯２７２を形成してある。
【００９９】
さらに，本例の車両用操舵装置のステアリングギアボックス１１では，実施例１における上記トルクセンサに代えて，油圧制御用のサーボバルブ２９を配設してある。
本例の第１ステアリングシャフト１１０は，図８に示すごとく，トーションバー部としての小径部１１２を有し，該小径部１１２の先端を伝達シャフト部２８０にスプライン結合した構造を有している。
そして，伝達シャフト部２８０に回転駆動力を伝達する際に，この小径部１１２に微少なねじれを生じ得るように構成してある。
【０１００】
一方，図８に示すごとく，小径部１１２よりも操舵ハンドル側に形成されたスプライン歯１１１によって，スプール１７０は第１ステアリングシャフト１１０に係合している。そのため，小径部１１２に生じたねじれは，スプール１７０と伝達シャフト部２８０との相対回転として顕在化されることとなる。
【０１０１】
そして，本例の第１ステアリングシャフト１１０では，トーションバー部として作用する小径部１１２を利用して，油圧制御用のロータリ形のサーボバルブ２９を設けてある。
本例のサーボバルブ２９は，スプール１７０に形成されたロータ弁部材１１８と，該ロータ弁部材１１８とシャフトハウジング２１０との間隙に回動自在に収容されると共に，結合ピン１１７により伝達シャフト部２８０と連結されたスリーブ弁部材２９５とよりなる。そして，このサーボバルブ２９は，供給ポート２９１，排出ポート２９２及び一対の給排ポート２９３，２９４を有するロータリ形の４ポート絞り切換弁を形成している。
そして，一対の給排ポート２９３，２９４を，転舵ロッド１９０の動作をアシストする図示しないパワーシリンダの左右室に接続してある。
【０１０２】
このように，上記の油圧式の車両用操舵装置では，サーボバルブ２９及び伝達比可変機構１０等の一体化によりステアリングギアボックス１１がコンパクトに構成されている。
そして，上記伝達シャフト部２８０と上記モータシャフト１５２とを，同軸上の２重構造を呈するように配置したという特徴的な構成により，上記ステアリングギアボックス１１の一体化構造が実現されている。
なお，その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，伝達比可変機構を内蔵したギアボックスを示す断面図。
【図２】実施例１における，車両用操舵装置の構成を示す説明図。
【図３】実施例１における，車両操舵装置の構成を示すブロック図。
【図４】実施例１における，波動歯車減速機を示す正面図。
【図５】実施例２における，伝達比可変機構を内蔵したギアボックスを示す断面図。
【図６】実施例３における，伝達比可変機構を内蔵したギアボックスを示す断面図。
【図７】実施例４における，伝達比可変機構を内蔵したギアボックスを示す断面図。
【図８】実施例５における，伝達比可変機構を内蔵したギアボックスを示す断面図。
【図９】従来例における，車両用操舵装置の構成を示す説明図。
【図１０】従来例における，伝達比可変機構を示す断面図。
【図１１】従来例における，カバー内部に収容したフラットケーブルを示す図で，図１０におけるＡ−Ａ線矢視断面図。
【符号の説明】
１．．．車両用操舵装置，
１０．．．伝達比可変機構，
１１．．．ステアリングギアボックス，
１１０．．．第１ステアリングシャフト，
１１８．．．ロータ弁部材，
１２０．．．第２ステアリングシャフト，
１５０．．．駆動モータ，
１５１．．．出力軸，
１５２．．．モータシャフト，
１９０．．．転舵ロッド，
２１０．．．シャフトハウジング，
２２０．．．ギアハウジング，
２８０．．．伝達シャフト部，
２９．．．サーボバルブ
２９１．．．供給ポート，
２９２．．．排出ポート，
２９３，２９４．．．給排ポート，
２９５．．．スリーブ弁部材，
３００．．．操舵ハンドル，
Claims (4)
- 操舵ハンドルと一体的に回転する第１ステアリングシャフトと，転舵輪を転舵するための転舵ロッドに連結される第２ステアリングシャフトとの間における回転動作の伝達比を変化させる伝達比可変機構を有する車両用操舵装置において，
上記伝達比可変機構は，駆動モータと，該駆動モータの出力軸であるモータシャフトと，該モータシャフトの回転数に応じて，上記第１ステアリングシャフトから入力される回転数と，上記第２ステアリングシャフトに出力する回転数との間の伝達比を変更するように構成された波動歯車減速機とを有しており，
該波動歯車減速機は，楕円形状を呈し該モータシャフトと一体回転するウェーブジェネレータと，内周面にスプライン歯が形成され上記第１ステアリングシャフトと一体回転するサーキュラスプラインと，該サーキュラスプラインと略同一外径であり内周面に該サーキュラスプラインと異なる歯数のスプライン歯が形成され上記第２ステアリングシャフトと一体回転する保持リングと，上記サーキュラスプライン及び上記保持リングのいずれかと同一歯数のスプライン歯が外周面に形成され上記ウェーブジェネレータの外周に嵌合されて上記サーキュラスプライン及び上記保持リングと係合するフレクスプラインとを有しており，
上記第１ステアリングシャフトは，該第１ステアリングシャフトの回転駆動力を伝達する中実の伝達シャフト部を有しており，かつ，上記第１ステアリングシャフトの回転駆動力は，上記伝達シャフト部を介して上記サーキュラスプラインに入力されるように構成されており，
上記モータシャフトは，中空貫通穴を有しており，該中空貫通穴には，上記第１ステアリングシャフトの上記伝達シャフト部が貫通され，該伝達シャフト部の外周に上記モータシャフトが略同軸上に配置されて２重構造を呈するよう構成されており，
さらに，上記駆動モータは，上記第１ステアリングシャフト又は上記第２ステアリングシャフトのいずれの回転動作にも影響を受けないように固定して設置されていることを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項１において，上記転舵ロッドには，ラックギアを形成してあり，上記第２ステアリングシャフトには，ピニオンギアを形成してあり，
上記転舵ロッド及び上記第２ステアリングシャフトの少なくとも一部を収容するステアリングギアボックス内において，上記ラックギアと上記ピニオンギアとを係合してあることを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項２において，上記ステアリングギアボックスには，上記駆動モータ及び上記減速機を含む上記伝達比可変機構を組み込んであることを特徴とする車両用操舵装置。
- 請求項３において，上記車両用操舵装置は，油圧を発生するオイルポンプと，油圧により上記転舵ロッドを駆動するパワーシリンダとを有しており，
上記第１ステアリングシャフトは，該第１ステアリングシャフトに作用する回転トルクに応じたねじれを生じるよう構成したトーションバー部を有しており，
上記ステアリングギアボックスは，上記トーションバー部のねじれに応動して，上記オイルポンプから上記パワーシリンダへの油路を切り換えるよう構成されたサーボバルブを備えていることを特徴とする車両用操舵装置。
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