JP5163885B2 - 伝達比可変操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハンドルの操舵角に対する転舵輪の転舵角の比率を変更可能とした伝達比可変操舵装置に関する。

図９には、この種の従来の伝達比可変操舵装置９が示されている。同図に示すように、ハンドルと一体回転する第１の操舵系回転部材１は、波動歯車減速機構７を収容したハウジング２と一体回転するように連結されている。ハウジング２の内側には、モータ３のステータ３Ｓが固定され、モータ３のロータ３Ｒは、波動歯車減速機構７のウェーブジェネレータ４に固定されている。ウェーブジェネレータ４の外側にはフレクスプライン５が嵌合され、そのフレクスプライン５の外側にはハウジング２に固定されたサーキュラスプライン６が配置されている。フレクスプライン５は、第１の操舵系回転部材１側に開放しかつ、転舵輪の転舵に連動回転する第２の操舵系回転部材８側が閉じたカップ形をなしており、その底壁が第２の操舵系回転部材８に固定されると共に、開口端側の外周面に備えた外歯が、サーキュラスプライン６の内歯と部分的に噛合している。これにより、ハンドル操作に伴う第１の操舵系回転部材１の回転は、ハウジング２、サーキュラスプライン６、フレクスプライン５を介して第２の操舵系回転部材８に伝達される。また、サーキュラスプライン６とフレクスプライン５が差動回転することにより、モータ３の回転が減速されて第２の操舵系回転部材８に伝達される（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−５９１９２号公報（段落［０００６］〜［０００９］、第２図）

しかしながら、上記した従来の伝達比可変操舵装置９では、カップ形のフレクスプライン５のうち、第２の操舵系回転部材８に固定された底壁と、サーキュラスプライン６に噛合する開口端との中間部（特に、カップの底角部）に回転トルクや変形に伴う応力が集中し易い。そして、その応力が集中する部位でサーキュラスプラインが断裂した場合には、第１の操舵系回転部材１と第２の操舵系回転部材８とが互いに自由回転する非連結状態になる虞があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、可撓性外歯歯車が断裂した場合に、第１と第２の操舵系回転部材とを一体回転するように連結することが可能な伝達比可変操舵装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る伝達比可変操舵装置（３０）は、ハンドル（２８）と一体回転する第１の操舵系回転部材（２３）と、その第１の操舵系回転部材（２３）の同軸上に配置されて転舵輪（１１，１１）の転舵に連動して回転する第２の操舵系回転部材（２４）との間に波動歯車減速機構（４０）を設け、波動歯車減速機構（４０）には、剛性内歯歯車（６７）と、その内側に配置されかつ剛性内歯歯車（６７）と歯数が異なる可撓性外歯歯車（５０）と、さらにその内側に嵌合して可撓性外歯歯車（５０）を楕円形に変形して可撓性外歯歯車（５０）を剛性内歯歯車（６７）に対して部分的に噛合させるウェーブジェネレータ（４１）とが備えられると共に、第１と第２の一方の操舵系回転部材（２３）が可撓性外歯歯車（５０）に連結される一方、他方の操舵系回転部材（２４）が剛性内歯歯車（６７）に連結され、モータ（３４）にてウェーブジェネレータ（４１）を回転駆動することで、可撓性外歯歯車（５０）と剛性内歯歯車（６７）とを差動回転させて、ハンドル（２８）の操舵角に対する転舵輪（１１，１１）の転舵角の比率を変更可能とした伝達比可変操舵装置（３０）において、剛性内歯歯車（６７）のうち可撓性外歯歯車（５０）との噛合部分と一体回転し、その噛合部分から軸方向の一方側に延びた外側筒部（６０）と、可撓性外歯歯車（５０）のうち剛性内歯歯車（６７）との噛合部分と一体回転し、その噛合部分から外側筒部（６０）の内側に向かって延びた内側筒部（５２，５３）とを備えると共に、モータ（３４）を両端開放の筒構造にして、その中心部に一方の操舵系回転部材（２３）を挿通して内側筒部（５２，５３）の内側に嵌合し、内側筒部（５２，５３）と一方の操舵系回転部材（２３）との間には、可撓性外歯歯車（５０）が軸方向の中間で断裂した場合に、内側筒部（５２，５３）を噛合部分から離れた分離移動位置に移動させる付勢手段（４５）と、内側筒部（５２，５３）が分離移動位置に移動したか否かに拘わらず、内側筒部（５２，５３）と一方の操舵系回転部材（２３）とを一体回転可能に連結する直動許容連結部（２３Ａ，５３Ａ）とが備えられ、外側筒部（６０）と内側筒部（５２，５３）との間には、内側筒部（５２，５３）が分離移動位置に移動した場合に、外側筒部（６０）と内側筒部（５２，５３）とを一体回転するように連結する非常時連結部（５４，６４）が備えられたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の伝達比可変操舵装置（３０）において、内側筒部（５２，５３）には、一方の操舵系回転部材（２３）の端面に対向する底壁（５０Ｂ）が備えられ、付勢手段（４５）は、内側筒部（５２，５３）の底壁（５０Ｂ）と一方の操舵系回転部材（２３）の端面との間に挟まれた圧縮コイルバネ（４５）であるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１乃至６の何れかに記載の伝達比可変操舵装置（３０）において、非常時連結部（５４，６４）は、外側筒部（６０）の内周面と内側筒部（５２，５３）の外周面とに形成されて、内側筒部（５２，５３）が分離移動位置に移動した場合に互いに噛合する非常時連結歯（５４，６４）で構成されたところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載の伝達比可変操舵装置（３０）において、非常時連結歯（５４，６４）は、内側筒部（５２，５３）が付勢手段（４５）によって付勢される側の先方に向かうにしたがって縮径しているところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１又は２に記載の伝達比可変操舵装置（３０）において、外側筒部（６０）と内側筒部（５２，５３）とには、軸方向で互いに対向した軸方向対向壁（５０Ｂ，６０Ｂ）が備えられ、非常時連結部（５４，６４）は、それら外側筒部（６０）及び内側筒部（５２，５３）の互いの軸方向対向壁（５０Ｂ，６０Ｂ）にそれぞれ形成されて、内側筒部（５２，５３）が分離移動位置に移動した場合に互いに凹凸嵌合する嵌合凸部（９０Ｂ，９１Ｂ）及び嵌合凹部（９０Ａ，９１Ａ）で構成されたところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項１又は２に記載の伝達比可変操舵装置（３０）において、非常時連結部（５４，６４）は、外側筒部（６０）の内面（９２Ａ）と内側筒部（５２，５３）の外面（９２Ｂ）との間で摩擦係合するように構成されたところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかに記載の伝達比可変操舵装置（３０）において、直動許容連結部（２３Ａ，５３Ａ）は、一方の操舵系回転部材（２３）の外周面と内側筒部（５２，５３）の内周面とに形成されて、一方の操舵系回転部材（２３）に対する内側筒部（５２，５３）の直動を許容しかつ、内側筒部（５２，５３）材が分離移動位置に移動したと否とに拘わらず、互いに噛合した常時連結歯（２３Ａ，５３Ａ）で構成されたところに特徴を有する。

［請求項１及び７の発明］
請求項１の発明によれば、ハンドル操作に伴う第１の操舵系回転部材の回転は、可撓性外歯歯車及び剛性内歯歯車を介して第２の操舵系回転部材に伝達される。また、可撓性外歯歯車と剛性内歯歯車とが差動回転することにより、モータの回転が減速されて第２の操舵系回転部材に伝達される。つまり、ハンドル操作による第１の操舵系回転部材の回転に、可撓性外歯歯車と剛性内歯歯車との差動回転が加えられることで、ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との比率が変更される。

ここで、万が一、可撓性外歯歯車が軸方向の中間で断裂した場合には、可撓性外歯歯車のうち剛性内歯歯車との噛合部分から軸方向の一方側に延びた内側筒部が、付勢手段によって前記噛合部分から離れた分離移動位置に移動する。すると、この内側筒部と、剛性内歯歯車のうち可撓性外歯歯車との噛合部分から軸方向の一方側に延びた外側筒部との間に備えられた非常時連結部が連結して、それら外側筒部と内側筒部とが一体回転するように連結される。このとき、内側筒部と一方の操舵系回転部材とは、直動許容連結部によって連結状態が維持されている。

これらにより、可撓性外歯歯車が断裂した場合、第１の操舵系回転部材と第２の操舵系回転部材とが、外側筒部及び内側筒部を介して一体回転可能に連結される。即ち、可撓性外歯歯車が断裂した場合でもハンドル操作によって転舵輪を転舵させることができる。

ここで、直動許容連結部は、内側筒部のうち、一方の操舵系伝達部材の端面に対向する底壁から一方の操舵系伝達部材に向かって延びた断面非円形のガイド軸と、一方の操舵系伝達部材に形成されて前記端面側に開放しかつ、ガイド軸が軸方向にスライド可能に挿入された断面非円形のガイド孔とで構成してもよいし、請求項７の発明のように、直動許容連結部は、一方の操舵系回転部材の外周面と内側筒部の内周面とに形成されて、一方の操舵系回転部材に対する内側筒部の直動を許容しかつ、内側筒部材が分離移動位置に移動したと否とに拘わらず、互いに噛合した常時連結歯で構成すればよい。

［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、可撓性外歯歯車が軸方向の中間で断裂した場合には、内側筒部の底壁と一方の操舵系回転部材の端面との間に挟まれていた圧縮コイルバネの弾発力により、内側筒部が分離移動位置に向かって移動する。

［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、可撓性外歯歯車が軸方向の中間で断裂した場合に、外側筒部の内周面と内側筒部の外周面とに形成された非常時連結歯が互いに噛合することで、外側筒部と内側筒部とが一体回転するように連結される。

［請求項４の発明］
請求項４の発明によれば、非常時連結歯が噛合したときのガタを抑えることができる。

［請求項５の発明］
請求項５の発明によれば、外側筒部と内側筒部の軸方向で互いに対向した軸方向対向壁には、嵌合凸部と嵌合凹部とが形成されており、可撓性外歯歯車が軸方向の中間で断裂した場合には、嵌合凸部と嵌合凹部とが凹凸嵌合することで、外側筒部と内側筒部とが一体回転するように連結される。

［請求項６の発明］
請求項６の発明によれば、可撓性外歯歯車が軸方向の中間で断裂した場合には、内側筒部の外面と外側筒部の内面との間で摩擦係合することで、外側筒部と内側筒部とが一体回転するように連結される。

［第１実施形態］
以下、本発明に係る一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１に示すように、車両１０のうち１対の前輪１１，１１（本発明に係る「転舵輪」に相当する）の間には転舵輪間シャフト１２が差し渡されている。その転舵輪間シャフト１２は、車両１０のボディ（図示せず）に固定された筒形ハウジング１３の内部に挿通され、転舵輪間シャフト１２の両端は、傾動可能なタイロッド１４，１４を介して各前輪１１，１１に連結されている。また、筒形ハウジング１３の軸方向の中間部分には大径部１３Ｄが備えられ、その大径部１３Ｄに転舵モータ１５が内蔵されている。転舵モータ１５は筒状のロータ１５Ｒを備え、そのロータ１５Ｒの内側を転舵輪間シャフト１２が貫通している。

ロータ１５Ｒと転舵輪間シャフト１２との間にはボールネジ機構１６が備えられており、ロータ１５Ｒが回転すると筒形ハウジング１３に対して転舵輪間シャフト１２が直動して、これにより前輪１１，１１が転舵する。

転舵輪間シャフト１２の一端寄り位置には図示しないラックが形成され、筒形ハウジング１３の一端寄り位置から分岐したピニオン保持筒部１３Ｐの下端部には、ピニオン１９が備えられている。そして、これらラックとピニオン１９とが噛合してラックアンドピニオン機構２０が構成されている。

ピニオン１９の上端部にはピニオンシャフト２１が連結され、そのピニオンシャフト２１とハンドル２８との間がステアリングシャフト２２によって連結されている。ステアリングシャフト２２は、ハンドル２８側の第１のステアリングシャフト２３（本発明の「第１の操舵系回転部材」に相当する）と、ピニオン１９側の第２のステアリングシャフト２４（本発明の「第２の操舵系回転部材」に相当する）とからなる。そして、図２に示すように、第１と第２のステアリングシャフト２３，２４の端部同士を車両１０のボディ（図示せず）に固定されたシャフトハウジング２５内で突き合わせて同軸上に配置した状態にして、それらの間に本発明に係る伝達比可変操舵装置３０が備えられている。

なお、図１に示すように、第１のステアリングシャフト２３と第２のステアリングシャフト２４の中間部分には、それぞれユニバーサルジョイント２３Ｊ，２４Ｊが備えられている。

図２に示すように、シャフトハウジング２５は、上下方向に延びた筒形状をなし、アッパーハウジング２６とロアーハウジング２７とから構成されている。ロアーハウジング２７には、第２のステアリングシャフト２４が挿通されている。第２のステアリングシャフト２４は、その上端部と下端部とを除いた全体がロアーハウジング２７に収容されており、ロアーハウジング２７の上下両端に備えられたベアリング２７Ｂ，２７Ｂにより回転可能に軸支されている。

第２のステアリングシャフト２４のうち、第１のステアリングシャフト２３の下端部と突き合わされた上端部には、上方（第１のステアリングシャフト２３側）に開放しかつ下方（第２のステアリングシャフト２４側）が閉じた下端有底の外側筒部６０が形成されており、第１のステアリングシャフト２３の下端部が、外側筒部６０の内側に遊嵌状態で挿入されている（図３参照）。

詳細には、図４に示すように、外側筒部６０は、開口端６０Ａ側に大径部６２を備え、底壁６０Ｂ側に小径部６３を備え、大径部６２の下端と小径部６３の上端との間が段差壁６５によって接続されている。大径部６２は、ロアーハウジング２７の上端から突出してアッパーハウジング２６の内側に遊嵌されている。そして、外側筒部６０の開口端６０Ａの内周面には、後述するサーキュラスプライン６７が締まり嵌め固定されている。

アッパーハウジング２６にはモータ３４が収容され、そのモータ３４を第１のステアリングシャフト２３が貫通している。第１のステアリングシャフト２３は、その下側半分がアッパーハウジング２６に収容され、上側半分がアッパーハウジング２６から上方に露出して延びている。また、第１のステアリングシャフト２３は、その中間部分がアッパーハウジング２６の上端部に設けられたベアリング２６Ｂにより回転可能に軸支されている。

アッパーハウジング２６のうち、モータ３４とベアリング２６Ｂとの間には、スパイラルケーブル装置３５が収容されている。このスパイラルケーブル装置３５を介してモータ３４とＥＣＵ７０（図１参照）とが電気的に接続されている。

図３に示すように、モータ３４のステータ３４Ｓは、アッパーハウジング２６の内周面に固定され、そのステータ３４Ｓの下端面から下方にロータ３４Ｒが突出している。ロータ３４Ｒは、両端開放の筒形構造をなしており、そのロータ３４Ｒの内側に第１のステアリングシャフト２３が遊嵌状態で挿通されている。そして、ロータ３４Ｒの下端部及び第１のステアリングシャフト２３の下端部が、それぞれ波動歯車減速機構４０に連結されている。

波動歯車減速機構４０は、本発明の「剛性内歯歯車」に相当するサーキュラスプライン６７と、本発明の「可撓性外歯歯車」に相当するフレクスプライン５０と、ウェーブジェネレータ４１とを備えている。

ウェーブジェネレータ４１は、円形に近い楕円形の剛性カム４２の外側に可撓性ベアリング４３を嵌合してなる。剛性カム４２の中心部には貫通孔４２Ａが形成され、その貫通孔４２Ａをロータ３４Ｒの下端部が貫通している。貫通孔４２Ａの内周面には一般的な回り止め用のスプライン（又はセレーション）が形成されており、ロータ３４Ｒの下端部外周面にもスプライン（又はセレーション）が形成されている。これにより、ロータ３４Ｒと剛性カム４２とが一体回転可能に連結されている。なお、ロータ３４Ｒの下端部に装着された１対のリング部材４４，４４によって、剛性カム４２の抜け止めと軸方向における位置決めとが行われている（図４参照）。

ウェーブジェネレータ４１の外側には、フレクスプライン５０が嵌合されている。フレクスプライン５０は、サーキュラスプライン６７に比べて可撓性が高い材料で形成されている。フレクスプライン５０は、上方（第１のステアリングシャフト２３側）に開放しかつ下方（第２のステアリングシャフト２４側）が閉じた下端有底の筒状をなしており、全体が第２のステアリングシャフト２４に形成された外側筒部６０の内側に収容されている。

フレクスプライン５０のうち、開口端５０Ａの内周面にはウェーブジェネレータ４１が嵌合され、開口端５０Ａの外周面には外歯５１が形成されている。また、フレクスプライン５０は、開口端５０Ａ側に大径筒部５２を備え、底壁５０Ｂ側に小径筒部５３を備え、大径筒部５２の下端と小径筒部５３の上端との間が段差壁５５によって接続されている。これら段差壁５５により接続された大径筒部５２と小径筒部５３とが、本発明の「内側筒部」に相当する。

小径筒部５３には、第１のステアリングシャフト２３の下端部が挿入され、これによりフレクスプライン５０が一体回転可能に連結されている。詳細には、図４に示すように、小径筒部５３のうち大径筒部５２に近い部分の内周面と、第１のステアリングシャフト２３の下端部外周面とには、それぞれ回り止め用のスプライン５３Ａ，２３Ａ（又はセレーション）が形成されて、それらが噛合している。これにより、第１のステアリングシャフト２３に対するフレクスプライン５０の回り止めが行われる一方で、第１のステアリングシャフト２３に対するフレクスプライン５０の軸方向への移動が許容されている。なお、スプライン５３Ａ，２３Ａは、本発明の「直動許容連結部」及び「常時連結歯」に相当する。

フレクスプライン５０の外側には、サーキュラスプライン６７が配置されている。上記したように、サーキュラスプライン６７は第２のステアリングシャフト２４の上端部（開口端６０Ａ）に一体に設けられている。サーキュラスプライン６７の内周面には、フレクスプライン５０の外歯５１と部分的に噛合する内歯６８が備えられている。フレクスプライン５０の外歯５１の歯数はサーキュラスプライン６７の内歯６８の歯数よりも少なくなっている。

ところで、フレクスプライン５０の小径筒部５３のうち下端部（底壁５０Ｂ側）の外周面には、非常用外歯５４が形成されている。これに対し、第２のステアリングシャフト２４に形成された外側筒部６０のうち、小径部６３の下端内周面には、非常用内歯６４が形成されている。詳細には、小径部６３の内周面と底壁６０Ｂの内面とが交差した下端角部に環状段差壁６６が形成され、その環状段差壁６６の内周面に非常用内歯６４が形成されている。これら非常用内歯６４と非常用外歯５４は、例えばスプラインであり、歯数は同数となっている。また、非常用内歯６４の歯先径は、底壁６０Ｂに向かって僅かに縮径している。なお、非常用外歯５４と非常用内歯６４は、本発明の「非常時連結部」及び「非常時連結歯」に相当する。

フレクスプライン５０の小径筒部５３には、圧縮コイルバネ４５（本発明の「付勢手段」に相当する）が収容されている。図４に示した通常時では、圧縮コイルバネ４５は、第１のステアリングシャフト２３の下端面と底壁５０Ｂとの間で圧縮されている。そして、フレクスプライン５０は、圧縮コイルバネ４５の弾発力によって外側筒部６０の底壁６０Ｂに向かって付勢されている。

この付勢力に抗して、非常用内歯６４と非常用外歯５４とを軸方向でずらした非噛合状態に保持しかつ、サーキュラスプライン６７の内歯６８とフレクスプライン５０の外歯５１とを噛合状態（図４の状態）に保持するために、サーキュラスプライン６７とフレクスプライン５０との間には、フレクスプライン５０が外側筒部６０の底壁６０Ｂに向かって移動することを禁止する移動禁止手段が備えられている。

具体的には、図４に示すように、外側筒部６０の内周面には、サーキュラスプライン６７に隣接して環状溝６９が形成されており、その環状溝６９に止め輪４６が嵌め込まれている。止め輪４６は、サーキュラスプライン６７の内歯６８と同様に外側筒部６０の内側に突出しており、その内縁部が外歯５１の歯幅方向における底壁５０Ｂ側の端面（図４における下端面）に係止している。

これにより、図４に示した通常時は、フレクスプライン５０の全体が、外側筒部６０の内側で上方（第１のステアリングシャフト２３側）に浮かされた状態に保持されている。即ち、フレクスプライン５０の非常用外歯５４が、外側筒部６０の非常用内歯６４の上方（第１のステアリングシャフト２３側）にずらされて、非噛合状態になっている。また、フレクスプライン５０の外歯５１がサーキュラスプライン６７の内歯６８と周方向の一部で噛合している。さらに、フレクスプライン５０の段差壁５５が、外側筒部６０の段差壁６５の上方（第１のステアリングシャフト２３側）に引き離されている。

以上が、本発明の伝達比可変操舵装置３０に関する説明である。この伝達比可変操舵装置３０では、ハンドル２８の操作に伴う第１のステアリングシャフト２３の回転が、フレクスプライン５０、サーキュラスプライン６７を介して第２のステアリングシャフト２４に伝達される。また、サーキュラスプライン６７とフレクスプライン５０とが差動回転することにより、モータ３４の回転が減速されて第２のステアリングシャフト２４に伝達される。

詳細には、楕円形の剛性カム４２がモータ３４によって回転駆動されると、可撓性ベアリング４３及びフレクスプライン５０において楕円形の長軸が周方向で移動し、これに伴ってフレクスプライン５０とサーキュラスプライン６７との噛合位置が周方向で移動していく。これにより、剛性カム４２が１回転したときに、サーキュラスプライン６７がフレクスプライン５０に対して歯数の相違分だけ差動し、第２のステアリングシャフト２４が第１のステアリングシャフト２３に対して相対回転する。

その相対回転角度は、モータ３４の回転角によって変更され、そのモータ３４は、ＥＣＵ７０（図１参照）によって駆動制御されている。具体的には、ＥＣＵ７０は、図１に示すように、操舵角センサ７１にて検出したハンドル２８の操舵角と、車速センサ７２にて検出した車速とを取り込み、伝達比可変操舵装置３０が第１のステアリングシャフト２３から第２のステアリングシャフト２４に伝達する伝達比を決定する。そして、決定された伝達比と第１のステアリングシャフト２３から伝達比可変操舵装置３０に入力される入力操舵角とに基づいて、伝達比可変操舵装置３０が第２のステアリングシャフト２４に出力する出力操舵角を演算して、その出力操舵角に応じてＥＣＵ７０がモータ３４を駆動制御する。つまり、ハンドル２８操作による第１のステアリングシャフト２３の回転に、サーキュラスプライン６７とフレクスプライン５０の差動回転が加えられることでハンドル２８からラックアンドピニオン機構２０のピニオン１９への操舵角の伝達比（ハンドル２８の操舵角に対する前輪１１，１１の転舵角の比率）を車速に応じて変更する。

ところで、上記した構成の波動歯車減速機構４０では、フレクスプライン５０のうち、サーキュラスプライン６７と噛合した外歯５１と、第１のステアリングシャフト２３と連結した小径筒部５３との中間部に、回転トルクやフレクスプライン５０の変形による応力が集中し易い。

これに対し、本実施形態の伝達比可変操舵装置３０では、この応力集中が起きる部位で万が一、フレクスプライン５０が断裂したとしても、第１のステアリングシャフト２３と第２のステアリングシャフト２４とが互いに自由回転する非連結状態になるという事態に陥らないように構成されている。

具体的には、図５に示すように、フレクスプライン５０が、外歯５１と小径筒部５３との中間部で断裂した場合、その断裂部位より底壁５０Ｂ側の小径筒部５３が、圧縮コイルバネ４５の弾発力により、外側筒部６０の底壁６０Ｂに向かって移動し、段差壁５５が外側筒部６０の段差壁６５に当接した位置（以下、「分離移動位置」という）で停止する。

すると、小径筒部５３の下端部外周面に備えた非常用外歯５４と、外側筒部６０における小径部６３の内周面に備えた非常用内歯６４とが噛合し、小径筒部５３と外側筒部６０とが一体回転するように連結される。

また、小径筒部５３が分離移動位置に移動しても、小径筒部５３が第１のステアリングシャフト２３から抜けることはない。即ち、第１のステアリングシャフト２３と小径筒部５３との間は、スプライン５３Ａ，２３Ａによって回り止めされた状態で連結されている。これらにより、小径筒部５３と外側筒部６０とを介して、第１及び第２のステアリングシャフト２３，２４が一体回転するように連結される。つまり、フレクスプライン５０が断裂した状態でも、ハンドル２８の操作による第１のステアリングシャフト２３の回転を、第２のステアリングシャフト２４へと伝達して前輪１１，１１を転舵させることができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記実施形態では、ステアリングシャフト２２のうち、第１のステアリングシャフト２３をハンドル２８側とし、第２のステアリングシャフト２４をピニオン１９側としたが、第１のステアリングシャフト２３をピニオン１９側とし、第２のステアリングシャフト２４をハンドル２８側としてもよい。

即ち、ハンドル２８の操作による第２のステアリングシャフト２４の回転は、サーキュラスプライン６７及びフレクスプライン５０を介して第１のステアリングシャフト２３に伝達される。また、モータ３４の回転は、サーキュラスプライン６７とフレクスプライン５０とが差動回転することにより減速され、サーキュラスプライン６７を介して第１のステアリングシャフト２３に伝達される。

（２）前記実施形態では、本発明に係る「非常時連結部」を、外側筒部６０における小径部６３の内周面に設けた非常用内歯６４と、フレクスプライン５０における小径筒部５３の外周面に設けられて非常用内歯６４と噛合する非常用外歯５４とで構成していたが、図６に示すように、外側筒部６０とフレクスプライン５０とのうち、何れか一方の底壁（例えば、底壁６０Ｂ）中央に陥没形成された非円形（例えば、多角形）の嵌合凹部９０Ａと、他方の底壁（例えば、底壁５０Ｂ）中央から突出形成されて嵌合凹部９０Ａと軸方向で凹凸嵌合する非円形（例えば、多角柱状）の嵌合凸部９０Ｂとで構成してもよい。なお、両底壁５０Ｂ，６０Ｂは、本発明の「軸方向対向壁」に相当する。

（３）又は、図７に示すように、外側筒部６０とフレクスプライン５０のうち、何れか一方の底壁（例えば、底壁６０Ｂ）の中心から偏在した位置に陥没形成された嵌合凹部９１Ａと、他方の底壁（例えば、底壁５０Ｂ）の中心から偏在した位置に突出形成されて前記凹部９１Ａと軸方向で凹凸嵌合する嵌合凸部９１Ｂとで構成してもよい。

（４）さらに、外側筒部６０の底部内面とフレクスプライン５０の底部外面とが摩擦係合するようにしてもよい。具体的には、例えば、図８に示すように、外側筒部６０の底部内面をすり鉢状の円錐内面９２Ａにすると共に、フレクスプライン５０の底部外面を下端部に向かって縮径した円錐外面９２Ｂとし、断裂時には、圧縮コイルバネ４５の弾発力により円錐内面９２Ａに円錐外面９２Ｂが押し付けられて、それらが摩擦係合するようにしてもよい。

（５）前記実施形態では、第１のステアリングシャフト２３の下端面とフレクスプライン５０の底壁５０Ｂとの間で圧縮コイルバネ４５を挟んでいたが、フレクスプライン５０の大径筒部５２内で第１のステアリングシャフト２３から側方に張り出しかつ、段差壁５５と軸方向で間隔を空けて対向した鍔壁を設けて、その鍔壁と段差壁５５との間で圧縮コイルバネ４５を挟んでもよい。

（６）モータ３４の負荷電流を電流検出手段により常時検出し、検出された負荷電流と、通常時（フレクスプライン５０の正常時）の負荷電流又は予め設定された負荷電流の設定値とを比較して、フレクスプライン５０が断裂しているか否かを判別し、断裂していると判別した場合に、運転者に向けて警報を出力するようにしてもよい。このようにすれば、フレクスプライン５０の断裂時に、迅速な対応をとることができる。

（７）外側筒部６０の内周面に設けた非常用内歯６４と、小径筒部５３の外周面に設けた非常用外歯５４の位置は、通常時は非噛合状態でありかつ、フレクスプライン５０が断裂して小径筒部５３が分離移動位置に位置したときに、互いに噛合するような配置であれば、前記実施形態の位置に限定するものではない。

本発明の一実施形態に係る伝達比可変操舵装置を備えた車両の概念図 伝達比可変操舵装置の断面図 伝達比可変操舵装置の断面図 通常時における波動歯車減速機の断面図 フレクスプラインが断裂したときの波動歯車減速機の断面図 変形例に係る伝達比可変操舵装置の断面図 変形例に係る伝達比可変操舵装置の断面図 変形例に係る伝達比可変操舵装置の断面図 従来の伝達比可変操舵装置の断面図

符号の説明

１０ 車両
１１，１１ 前輪（転舵輪）
２３ 第１のステアリングシャフト（第１の操舵系回転部材）
２３Ａ，５３Ａ スプライン（直動許容連結部、常時連結歯）
２４ 第２のステアリングシャフト（第２の操舵系回転部材）
２８ ハンドル
３０ 伝達比可変操舵装置
３４ モータ
４０ 波動歯車減速機構
４１ ウェーブジェネレータ
４５ 圧縮コイルバネ（付勢手段）
５０ フレクスプライン（可撓性外歯歯車）
５０Ｂ 底壁（軸方向対向壁）
５２ 大径筒部（内側筒部）
５３ 小径筒部（内側筒部）
５４ 非常用外歯（非常時連結部、非常時連結歯）
６０ 外側筒部
６０Ｂ 底壁（軸方向対向壁）
６４ 非常用内歯（非常時連結部、非常時連結歯）
６７ サーキュラスプライン（剛性内歯歯車）
９０Ａ，９１Ａ 嵌合凹部
９０Ｂ，９１Ｂ 嵌合凸部
９２Ａ 円錐内面（剛性内歯歯車の内面）
９２Ｂ 円錐外面（可撓性外歯歯車の外面）

Claims (7)

1. ハンドルと一体回転する第１の操舵系回転部材と、その第１の操舵系回転部材の同軸上に配置されて転舵輪の転舵に連動して回転する第２の操舵系回転部材との間に波動歯車減速機構を設け、
   前記波動歯車減速機構には、剛性内歯歯車と、その内側に配置されかつ前記剛性内歯歯車と歯数が異なる可撓性外歯歯車と、さらにその内側に嵌合して前記可撓性外歯歯車を楕円形に変形して前記可撓性外歯歯車を前記剛性内歯歯車に対して部分的に噛合させるウェーブジェネレータとが備えられると共に、前記第１と第２の一方の操舵系回転部材が前記可撓性外歯歯車に連結される一方、他方の操舵系回転部材が前記剛性内歯歯車に連結され、
   モータにて前記ウェーブジェネレータを回転駆動することで、前記可撓性外歯歯車と前記剛性内歯歯車とを差動回転させて、前記ハンドルの操舵角に対する前記転舵輪の転舵角の比率を変更可能とした伝達比可変操舵装置において、
   前記剛性内歯歯車のうち前記可撓性外歯歯車との噛合部分と一体回転し、その噛合部分から軸方向の一方側に延びた外側筒部と、
   前記可撓性外歯歯車のうち前記剛性内歯歯車との噛合部分と一体回転し、その噛合部分から前記外側筒部の内側に向かって延びた内側筒部とを備えると共に、
   前記モータを両端開放の筒構造にして、その中心部に前記一方の操舵系回転部材を挿通して前記内側筒部の内側に嵌合し、
   前記内側筒部と前記一方の操舵系回転部材との間には、前記可撓性外歯歯車が軸方向の中間で断裂した場合に、前記内側筒部を前記噛合部分から離れた分離移動位置に移動させる付勢手段と、前記内側筒部が前記分離移動位置に移動したか否かに拘わらず、前記内側筒部と前記一方の操舵系回転部材とを一体回転可能に連結する直動許容連結部とが備えられ、
   前記外側筒部と前記内側筒部との間には、前記内側筒部が前記分離移動位置に移動した場合に、前記外側筒部と前記内側筒部とを一体回転するように連結する非常時連結部が備えられたことを特徴とする伝達比可変操舵装置。
2. 前記内側筒部には、前記一方の操舵系回転部材の端面に対向する底壁が備えられ、
   前記付勢手段は、前記内側筒部の前記底壁と前記一方の操舵系回転部材の端面との間に挟まれた圧縮コイルバネであることを特徴とする請求項１に記載の伝達比可変操舵装置。
3. 前記非常時連結部は、前記外側筒部の内周面と前記内側筒部の外周面とに形成されて、前記内側筒部が前記分離移動位置に移動した場合に互いに噛合する非常時連結歯で構成されたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の伝達比可変操舵装置。
4. 前記非常時連結歯は、前記内側筒部が前記付勢手段によって付勢される側の先方に向かうにしたがって縮径していることを特徴とする請求項３に記載の伝達比可変操舵装置。
5. 前記外側筒部と前記内側筒部とには、軸方向で互いに対向した軸方向対向壁が備えられ、前記非常時連結部は、それら外側筒部及び内側筒部の互いの軸方向対向壁にそれぞれ形成されて、前記内側筒部が前記分離移動位置に移動した場合に互いに凹凸嵌合する嵌合凸部及び嵌合凹部で構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の伝達比可変操舵装置。
6. 前記非常時連結部は、前記外側筒部の内面と前記内側筒部の外面との間で摩擦係合するように構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の伝達比可変操舵装置。
7. 前記直動許容連結部は、前記一方の操舵系回転部材の外周面と前記内側筒部の内周面とに形成されて、前記一方の操舵系回転部材に対する前記内側筒部の直動を許容しかつ、前記内側筒部材が前記分離移動位置に移動したと否とに拘わらず、互いに噛合した常時連結歯で構成されたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の伝達比可変操舵装置。

Images