JP5234314B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

入力回転角に対する出力回転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車両用操舵装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特許文献１の車両用操舵装置の伝達比可変機構は、波動歯車機構を備えており、波動発生器と、フレクスプラインと、サーキュラスプラインとがステアリングシャフトの径方向に並んでいる。

特許文献２の伝達比可変機構は、アッパステアリングシャフトに回転拘束された第１歯車と、ロアステアリングシャフトに回転拘束された第４歯車と、第１および第４歯車の回転軸線に対して傾斜する軸線を有する揺動歯車とを備えている。揺動歯車の外輪歯車部の両端に、第２および第３歯車が形成されており、第２歯車が第１歯車に噛み合い、第３歯車が第４歯車に噛み合っている。
特開２００７−１２５９３９号公報 特開２００６−８２７１８号公報 特開２００７−１７０６２４号公報

特許文献１の場合、波動発生器と、フレクスプラインと、サーキュラスプラインとがステアリングシャフトの径方向に並んでおり、また、波動発生器は、楕円形形状をなしていることから長軸方向に長く、その結果、伝達比可変機構がステアリングシャフトの径方向に大型化してしまう。
特許文献２の場合、揺動歯車の外輪歯車部の両端に、第２および第３歯車が形成されているため、これら第２および第３歯車の径が大きい。したがって、外輪歯車部を第１および第４歯車で軸方向両側から支持するときの径方向支持スパンが長く、外輪歯車部の支持剛性が低くなる。

また、第２および第３歯車の径が大きくされている結果、これら第２および第３歯車の駆動時の周速が早く、噛み合い音が大きくなる。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、伝達比可変機構の小型化を達成できるとともに、伝達比可変機構に関する支持の剛性を高くすることができ、且つ駆動音を低減することの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）の比としての伝達比（θ２／θ１）を変更可能な伝達比可変機構（５）と、操舵補助力を付与する操舵補助力付与機構（１９）と、を備える車両用操舵装置（１）において、上記伝達比可変機構は、第１の軸線（Ａ）の回りに回転可能な入力部材（２０）および出力部材（２２）と、第１および第２の端面（７１，７３）を有し、入力部材および出力部材を差動回転可能に連結する内輪（３９１）と、この内輪を転動体（３９３）を介して回転可能に支持する外輪（３９２）と、この外輪の外周を取り囲み外輪を回転駆動可能に保持するアクチュエータ（２３）と、を備え、内輪および外輪の中心軸線としての第２の軸線（Ｂ）が、第１の軸線に対して傾斜しており、入力部材および出力部材のそれぞれは、内輪の対応する端面に対向する動力伝達面（７０，７２）を有し、内輪の各端面および当該端面に対応する動力伝達面を動力伝達可能に係合させる凹凸係合部（６４，６７）が設けられ、凹凸係合部は、各端面および当該端面に対応する上記動力伝達面の一方に設けられた凸部（６５，６８；６５Ａ）と、他方に設けられ上記凸部と係合する凹部（６６，６９；６６Ａ；６６Ｂ）とを含み、伝達比可変機構の出力が、操舵補助力付与機構を介して転舵機構に伝達されることを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、操舵補助力付与機構の出力を転舵機構に伝える際に、この出力を伝達比可変機構を経由せずに転舵機構に伝達できる。これにより、伝達比可変機構に入力される動力を小さくできるので、伝達比可変機構を小型にできる。また、入力部材、内輪および出力部材を第１の軸線の延びる方向に並べて配置していることにより、伝達比可変機構を、入力部材および出力部材の径方向に関して小型にでき、その結果、伝達比可変機構をより小型にできる。さらに、内輪および外輪のうち、相対的に小径の内輪側に凹凸係合部を設けていることにより、内輪を、入力部材および出力部材で軸方向両側から支持するときの径方向の支持スパンを短くできる。これにより、内輪の支持剛性を高くできる。また、内輪および外輪のうち、相対的に小径の内輪側に凹凸係合部の凸部または凹部が設けられている。これにより、内輪に設けられた凸部または凹部の駆動時の周速を小さくでき、凹凸係合部の係合音を小さくできる。

また、本発明において、上記アクチュエータは電動モータ（２３）を含み、この電動モータは、上記外輪を同行回転可能に保持し第１の軸線の回りに回転可能なロータ（２３１）を有し、ロータは、上記凹凸係合部を取り囲む筒状をなしている場合がある（請求項２）。この場合、ロータと凹凸係合部とを、第１の軸線の延びる方向に関して重なる位置に配置でき、装置のさらなる小型化を達成できる。また、ロータを防音壁として用いることができ、凹凸係合部の噛み合い音が外部に漏れることを抑制できる。

また、本発明において、上記操舵補助力付与機構は、上記出力部材に連なる入力軸（１２）と、転舵機構に連なる出力軸（１３）と、入力軸と出力軸との間に伝達されるトルクを検出するトルク検出手段（４４）とを含み、トルク検出手段は、上記ロータによって取り囲まれている場合がある（請求項３）。この場合、ロータとトルク検出手段とを、第１の軸線の延びる方向に関して重なる位置に配置でき、装置のさら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および操舵補助力付与機構は、ステアリングコラム（２４）に設けられている場合がある（請求項４）。この場合、ステアリングコラムを車体に組み付けることにより、伝達比可変機構および操舵補助力付与機構を一括して車体に組み付けることができる。また、静粛性に優れていることにより、ステアリングコラムが配置される車室内に伝達比可変機構および操舵補助力付与機構を設けても、これらの駆動音の影響は少ない。

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ものであり、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１１〜１３を含んでいる。第１〜第３のシャフト１１〜１３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１１〜１３の回転軸線でもある。

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の他端と第２のシャフト１２の一端とは、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２のシャフト１２の他端と第３のシャフト１３の一端とは、トーションバー１４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１４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１５と、ピニオン軸１５の先端のピニオン１５ａ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１５ａ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１および第２のシャフト１１，１２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、第１のシャフト１１の他端に設けられた入力部材２０と、第２のシャフト１２の一端に設けられた出力部材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、操舵部材２および第１のシャフト１１とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されており、出力部材２２は、第２のシャフト１２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２のシャフト１２や転舵機構１０等を介して転舵輪４Ｌ，４Ｒに連なっている。

上記の軌道輪ユニット３９は、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４点接触軸受を構成している。
転動体３９３としは、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３９１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。

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ものである。内輪３９１と外輪３９２は、第１の軸線Ａに対して傾斜する中心軸線としての第２の軸線Ｂを有している。内輪３９１は、転動体３９３を介して第２の軌道輪としての外輪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り、また、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Ａ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。

伝達比可変機構用モータ２３は、軌道輪ユニット３９の第１の軸線Ａを中心とする径方向外方に配置されている。伝達比可変機構用モータ２３は、第１の軸線Ａ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、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、軌道輪ユニット３９を保持するロータ２３１と、このロータ２３１を取り囲むとともにステアリングコラムとしてのハウジング２４に固定されたステータ２３２とを含んでいる。ロータ２３１は、第１の軸線Ａの回りを回転するようになっている。

この車両用操舵装置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２のシャフト１２と、転舵機構１０に連なる出力軸としての上記第３のシャフト１３と、第２のシャフト１２と第３のシャフト１３との間に伝達されるトルクを検出する後述のトルクセンサ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、操舵補助用モータ２５と第３のシャフト１３との間に介在する減速機構２６とを含んでいる。

操舵補助用モータ２５は、ブラシレスモータ等の電動モータからなる。この操舵補助用モータ２５の出力は、減速機構２６を介して第３のシャフト１３に伝達されるようになっている。
減速機構２６は、例えばウォームギヤ機構からなり、操舵補助用モータ２５の出力軸２５ａに連結された駆動歯車としてのウォーム軸２７と、ウォーム軸２７と噛み合い且つ第３のシャフト１３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ギヤ２８とを含んでいる。なお、減速機構２６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１９は、ハウジング２４に設けられており、このハウジング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と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と接続されている。

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４３、トルク検出手段としてのトルクセンサ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、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。
トルクセンサ４４からは、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１２，１３間に作用するトルク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３のシャフト１３の回転角についての信号が入力される。

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、伝達比可変機構５の出力は、操舵補助力付与機構１９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１１を介して伝達比可変機構５の入力部材２０に入力され、出力部材２２から操舵補助力付与機構１９の第２のシャフト１２に伝達される。第２のシャフト１２に伝達された操舵トルクは、トーションバー１４および第３のシャフト１３に伝わり、操舵補助用モータ２５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は、図１の要部のより具体的な構成を示す断面図である。図２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筒状に形成してなるものであり、第１〜第３のハウジング５１〜５３を含んでいる。このハウジング２４内には、第１〜第８の軸受３１〜３８が収容されている。第１〜第５の軸受３１〜３５および第７〜第８の軸受３７〜３８は、それぞれ、アンギュラ玉軸受等の転がり軸受であり、第６の軸受３６は、針状ころ軸受等の転がり軸受である。

第１のハウジング５１は筒状をなしており、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を構成しているとともに、伝達比可変機構用モータ２３を収容するモータハウジングを構成している。第１のハウジング５１の一端は、端壁部材５４によって覆われている。第１のハウジング５１の一端と端壁部材５４とは、ボルト等の締結部材５５を用いて互いに固定されている。第１のハウジング５１の他端の内周面５６に、第２のハウジング５２の一端の環状凸部５７が嵌合されている。これら第１および第２のハウジング５１，５２は、ボルト等の締結部材（図示せず）を用いて互いに固定されている。

第２のハウジング５２は筒状をなしており、トルクセンサ４４を収容するセンサハウジングと、モータレゾルバ４３を収容するレゾルバハウジングとを構成している。また、第２のハウジング５２は、伝達比可変機構用モータ２３の後述するバスバー９９と、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１をロックするためのロック機構５８とを収容している。第２のハウジング５２の他端の外周面５９に、第３のハウジング５３の一端の内周面６０が嵌合している。

第３のハウジング５３は、筒状をなしており、減速機構２６を収容する減速機構ハウジングを構成している。第３のハウジング５３の他端には端壁部６１が設けられている。端壁部６１は環状をなしており、第３のハウジング５３の他端を覆っている。
図３は、図２の伝達比可変機構５およびその周辺の拡大図である。図３を参照して、伝達比可変機構５の入力部材２０、出力部材２２および内輪３９１は、それぞれ、環状をなしている。

入力部材２０は、入力部材本体２０１と、入力部材本体２０１の径方向内方に配置され入力部材本体２０１と同行回転可能に連結された筒状部材２０２とを含んでいる。
第１のシャフト１１は、筒状部材２０２の挿通孔２０２ａを挿通することにより、筒状部材２０２と同行回転可能に連結されている。
第２のシャフト１２は、出力部材２２の挿通孔２２ａを挿通することにより、出力部材２２と同行回転可能に連結されている。

第１のシャフト１１と第２のシャフト１２の互いの対向端部１１ａ，１２ａは、支持機構１３３によって同軸的に且つ相対回転可能に支持されている。支持機構１３３は、上記の筒状部材２０２と、第８の軸受３８とを含んでいる。すなわち、筒状部材２０２は、入力部材２０の一部を構成するとともに、支持機構１３３の一部を構成している。
筒状部材２０２は、第１および第２のシャフト１１，１２のそれぞれの対向端部１１ａ，１２ａを取り囲んでいる。筒状部材２０２の一端は、第１の軸受３１と径方向に対向している。筒状部材２０２の他端は、第２のシャフト１２の対向端部１２ａと径方向に対向している。

筒状部材２０２の他端に軸受保持孔１０９が形成されており、この軸受保持孔１０９に、第２のシャフト１２の対向端部１２ａが挿通されている。第２のシャフト１２の対向端部１２ａと軸受保持孔１０９との間に第８の軸受３８が介在しており、筒状部材２０２と第２のシャフト１２の相対回転を許容している。
なお、筒状部材２０２を第２のシャフト１２の対向端部１２ａに同行回転可能に連結するとともに、第８の軸受３８を、筒状部材２０２と第１のシャフト１１の対向端部１１ａとの間に介在させてもよい。

内輪３９１は、筒状部材２０２の径方向外方に配置されている。外輪３９２は、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の内周部２３３に形成された傾斜孔６３に同行回転可能に保持されており、ロータ２３１とは第１の軸線Ａの回りを同行回転する。傾斜孔６３は、第２の軸線Ｂを中心軸線としている。
ロータ２３１が第１の軸線Ａの回りを回転することに伴い、軌道輪ユニット３９がコリオリ運動する。

なお、軌道輪ユニット３９の外輪３９２が入力部材２０および出力部材２２を差動回転可能に連結するとともに、内輪３９１が伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１と同行回転可能に連結されるようにしてもよい。この場合、軌道輪ユニット３９は、内輪支持型となる。
図４は、伝達比可変機構５の一部を断面で表した側面図である。図３および図４を参照して、入力部材本体２０１および内輪３９１のそれぞれに第１の凹凸係合部６４が設けられていることにより、入力部材本体２０１と内輪３９１とは動力伝達可能とされている。また、内輪３９１および出力部材２２のそれぞれに第２の凹凸係合部６７が設けられていることにより、内輪３９１と出力部材２２とは動力伝達可能とされている。

第１の凹凸係合部６４は、入力部材本体２０１の一端面としての動力伝達面７０に形成された第１の凸部６５と、内輪３９１の一端面としての第１の端面７１に形成され第１の凸部６５に係合する第１の凹部６６と、を含んでいる。動力伝達面７０および第１の端面７１はステアリングシャフト３の軸方向Ｓに互いに対向しており、第１の凹凸係合部６４は、これら動力伝達面７０および第１の端面７１を動力伝達可能に係合させる。なお、第１の凹部６６を内輪本体とは別体に形成された環状部材に形成し、この環状部材を内輪本体で同行回転可能に保持してもよい。この場合、内輪本体と環状部材とで内輪３９１に相当する内輪が構成される。また、第１の凸部６５の配置と第１の凹部６６の配置とを入れ換えてもよい。

第２の凹凸係合部６７は、出力部材２２の一端面としての動力伝達面７２に形成された第２の凸部６８と、内輪３９１の他端面としての第２の端面７３に形成され第２の凸部６８に係合する第２の凹部６９と、を含んでいる。動力伝達面７２および第２の端面７３はステアリングシャフト３の軸方向Ｓに互いに対向しており、第２の凹凸係合部６７は、これら動力伝達面７２および第２の端面７３を動力伝達可能に係合させる。なお、第２の凹部６９を内輪本体とは別体に形成された環状部材に形成し、この環状部材を内輪本体で同行回転可能に保持してもよい。この場合、内輪本体と環状部材とで内輪３９１に相当する内輪が構成される。また、第２の凸部６８の配置と第２の凹部６９の配置とを入れ換えてもよい。

図５は、入力部材本体２０１および内輪３９１の斜視図である。図４および図５を参照して、第１の凸部６５は、入力部材２０の周方向Ｃ１の全周に亘って等間隔に形成されている。同様に、第１の凹部６６は、内輪３９１の周方向Ｃ２の全周に亘って等間隔に形成されている。
第１の凸部６５は、例えば３８個形成されている。第１の凹部６６の数は、第１の凸部６５の数とは異なる数にされている。第１の凸部６５の数と第１の凹部６６の数との差に応じて、入力部材本体２０１と内輪３９１との間で差動回転を発生することができる。

内輪３９１の第２の軸線Ｂが入力部材２０および出力部材２２の第１の軸線Ａに対して所定角度θ傾斜していることにより、各第１の凸部６５のうちの一部の第１の凸部６５のみと、各第１の凹部６６のうちの一部の第１の凹部６６のみとが、互いに噛み合っている。
図６は、入力部材本体２０１および内輪３９１の要部の斜視図である。図６を参照して、各第１の凸部６５は、入力部材２０、内輪３９１および出力部材２２のうちの対応する部材、すなわち、当該第１の凸部６５が設けられている部材としての入力部材２０の入力部材本体２０１とは単一の材料を用いて一体に形成されている。

第１の凸部６５と入力部材本体２０１とは一括して成形される。これら第１の凸部６５および入力部材本体２０１の成形方法として、鍛造成形、鋳造成形、焼結成形、射出成形、メタルインジェクションモールディングおよび切削加工を例示できる。メタルインジェクションモールディングは、金属粉末をプラスチックのように射出成形が行えるようにバインダと混練し、射出成形した後バインダを加熱除去し、金属単体に焼結させるものである。

第１の凸部６５は、入力部材２０の径方向Ｒ１に関して、動力伝達面７０の全域に亘って延びており、例えば断面半円形形状をなしている。第１の凸部６５は、径方向Ｒ１の内側から外側に進むにしたがい断面形状（半円形形状）が大きくされている。この第１の凸部６５は、径方向Ｒ１の何れの位置においても、動力伝達面７０とは面一な中心線Ｅ１を中心とする半円形形状をなしている。上記の構成により、第１の凸部６５は、径方向Ｒ１の内側から外側に向かうにしたがい対応する部材としての入力部材２０の周方向Ｃ１に関する幅Ｆ１が漸次大きくされており、且つ動力伝達面７０からの突出量Ｇ１が漸次大きくされている。

第１の凸部６５の基端部７４には、対応する第１の凹部６６との接触を避けるための逃がし部７５が設けられている。逃がし部７５は、周方向Ｃ１に関する第１の凸部６５の両端にそれぞれ形成されており、入力部材本体２０１を径方向Ｒ１に貫く凹条によって構成されている。逃がし部７５が設けられていることにより、内輪３９１の第１の凹部６６の第１の端面７１が第１の凸部６５に接触することが避けられ、第１の凸部６５の基端部７４の近傍に切下げが生じることを防止できる。

また、逃がし部７５を設けていることにより、金型を用いて入力部材本体２０１を成形したときに、逃がし部７５の周辺の金型部分が摩耗することを抑制できる。
図７は、第１の凸部６５と第１の凹部６６との噛み合いを示す断面図である。図６および図７を参照して、第１の凸部６５は、その外表面のうちの接触領域７６が、対応する第１の凹部６６の接触領域７９に対して接触するようになっている。接触領域７６は、第１の凸部６５の基端部７４と先端部７７との間の部分に設けられている。

この接触領域７６は、先端部７７を挟んだ両側に形成されている。接触領域７６の位置・幅は、第１の凸部６５の接触角αに基づいて決定される。第１の凸部６５の接触領域７６の接触角αは、例えば、１５°〜７５°の範囲内に設定される。
接触領域７６は、摩擦抵抗を低減するための低摩擦材を用いて形成されている。この低摩擦材は、第１の凸部６５の材料と比べて低い摩擦係数を有する材料を含んでいる。低摩擦材として、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）や、第１の凸部６５に窒化処理を施してなる窒化物や、硬化コート処理を施してなる材料や、低μコーティング材を例示することができる。

図６を参照して、入力部材本体２０１のうち、接触領域７６の近傍には、潤滑剤保持部７８が形成されている。潤滑剤保持部７８は、グリース等の潤滑剤を保持するものであり、例えば、入力部材本体２０１の動力伝達面７０に形成されている。
潤滑剤保持部７８は、例えば、上記動力伝達面７０に形成されたローレットやクロスハッチやディンプル等からなり、動力伝達面７０の表面粗さを粗くしてなる。潤滑剤保持部７８は、例えば、動力伝達面７０にプレス成形を施したり、シボ加工を施したり、ショットピーニング加工を施したりして形成される。

潤滑剤保持部７８は、動力伝達面７０のうち、第１の凸部６５が形成されていない平坦部の少なくとも一部に形成されている。なお、潤滑剤保持部７８を第１の凸部６５のうち接触領域７６が形成されていない部分に形成してもよい。
各第１の凹部６６は、入力部材２０、内輪３９１および出力部材２２のうちの対応する部材、すなわち、当該第１の凹部６６が設けられている部材としての内輪３９１とは単一の材料を用いて一体に形成されている。

第１の凹部６６の成形は、前述した第１の凸部６５の成形と同様にして行われる。
第１の凹部６６は、第１の凸部６５に概ね合致する形状をなしている。具体的には、第１の凹部６６は、内輪３９１の径方向Ｒ２に関して、第１の端面７１の全域に亘って延びており、例えば断面半円形形状をなしている。第１の凹部６６は、径方向Ｒ２の内側から外側に進むにしたがい断面形状（半円形形状）が大きくされている。この第１の凹部６６は、径方向Ｒ２の何れの位置においても、第１の端面７１とは面一な中心線Ｅ２を中心とする半円形形状をなしている。上記の構成により、第１の凹部６６は、径方向Ｒ２の内側から外側に向かうにしたがい、対応する部材としての内輪３９１の周方向Ｃ２に関する幅Ｆ２が漸次大きくされており、且つ第１の端面７１からの窪み量Ｇ２が漸次大きくされている。

図６および図７を参照して、第１の凹部６６は、その表面のうちの接触領域７９が、対応する第１の凸部６５の接触領域７６に対して接触するようになっている。接触領域７９は、第１の凹部６６の開口８０と底部８１との間の部分に設けられている。この接触領域７９は、底部８１を挟んだ両側に形成されている。接触領域７９の位置・幅は、上記の接触角αに基づいて決定される。

この接触領域７９は、摩擦抵抗を低減するための低摩擦材を用いて形成されている。この低摩擦材として、第１の凸部６５の接触領域７６と同様の低摩擦材を例示することができる。
図６を参照して、内輪３９１のうち、接触領域７９の近傍には、潤滑剤保持部８２が形成されている。潤滑剤保持部８２は、グリース等の潤滑剤を保持するものであり、例えば、内輪３９１の第１の端面７１に形成されている。

この潤滑剤保持部８２は、入力部材本体２０１の動力伝達面７０の潤滑剤保持部７８と同様の構成を有している。潤滑剤保持部８２は、第１の端面７１のうち、第１の凹部６６が形成されていない平坦部の少なくとも一部に形成されている。なお、潤滑剤保持部８２を第１の凹部６６のうち接触領域７９が形成されていない部分に形成してもよい。
なお、第１の凸部６５の近傍の潤滑剤保持部７８および第１の凹部６６の近傍の潤滑剤保持部８２の少なくとも一方を廃止してもよい。また、第１の凸部６５の接触領域７６および第１の凹部６６の接触領域７９の少なくとも一方を、低摩擦材を用いることなく形成してもよい。

さらに、図８に示すように、第１の凸部６５Ａを、入力部材２０の径方向Ｒ１の何れの位置においても同一の断面形状をなすようにしてもよい。このとき、第１の凹部６６Ａは、内輪３９１の径方向Ｒ２の何れの位置においても同一の断面形状をなすようにされる。
また、図９に示すように、第１の凹部６６Ｂの断面形状を、ゴシックアーク形状に形成してもよい。この場合、第１の凹部６６Ｂのうちの底部８１Ｂを挟んだ第１の円弧状面８３と第２の円弧状面８４のそれぞれの中心線Ｅ３，Ｅ４が、互いにオフセットして配置されている。上記の構成により、第１の凸部６５の接触領域７６と第１の凹部６６Ｂの接触領域７９とを、より確実に接触させることができる。

また、図４を参照して、入力部材本体２０１の動力伝達面７０および内輪３９１の第１の端面７１のそれぞれに傘歯車を形成して第１の凹凸係合部を構成するとともに、内輪３９１の第２の端面７３および出力部材２２の動力伝達面７２のそれぞれに傘歯車を形成して第２の凹凸係合部を構成してもよい。この場合、第１の凸部および第２の凸部は、それぞれ、傘歯車の歯によって構成され、上記第１の凹部および第２の凹部は、それぞれ、傘歯車の歯と歯の間の溝によって構成される。

図４および図６を参照して、第２の凹凸係合部６７の第２の凸部６８は、第１の凹凸係合部６４の第１の凸部６５と同様の構成を有しており、第２の凹部６９は、第１の凹部６６と同様の構成を有している。より具体的には、出力部材２２の動力伝達面７２は、入力部材本体２０１の動力伝達面７０と同様の構成を有しており、内輪３９１の第２の端面７３は、この内輪３９１の第１の端面７１と同様の構成を有している。したがって、第２の凹凸係合部６７の詳細についての説明は省略する。

再び図３を参照して、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１は、軸方向Ｓに延びる筒状のロータコア８５と、ロータコア８５の外周面に固定された永久磁石８６とを含んでいる。ロータコア８５の径方向内方には、伝達比可変機構５と、トルクセンサ４４とが収容されている。ロータコア８５によって、伝達比可変機構５の第１の凹凸係合部６４および第２の凹凸係合部６７の双方が全周に亘って取り囲まれているとともに、トルクセンサ４４が全周に亘って取り囲まれている。ロータコア８５内に伝達比可変機構５やトルクセンサ４４を収容することにより、軸方向Ｓに関するハウジング２４の長さを短くでき、その結果、車両の二次衝突の衝撃を吸収するための衝撃吸収ストロークを長く確保できる。また、ハウジング２４に隣接して設けられるチルト・テレスコピック機構（図示せず）の配置スペースを確保することができる。

ロータコア８５の材質は、鋼材、アルミニウム合金、クラッド材、樹脂材を例示できる。複数種の金属を張り合わせた複合材であるクラッド材を用いた場合は、共振を抑制できる。ロータコア８５の少なくとも一部に樹脂材を用いた場合には、軽量化によりロータ慣性を低減できる。
ロータコア８５の一端には、被保持孔８７が形成されている。この被保持孔８７の径方向内方には、環状の軸受保持部８８が設けられている。軸受保持部８８は、第１のハウジング５１の一端の内周側に形成された環状凸部８９に配置されている。これらの被保持孔８７と軸受保持部８８との間に第２の軸受３２が介在していることにより、ロータコア８５の一端が第１のハウジング５１に回転可能に支持されている。

ロータコア８５の中間部には、被保持孔９０が形成されている。この被保持孔９０の径方向内方には、環状の軸受保持部９１が設けられている。軸受保持部９１は、第２のハウジング５２の一端の内周側に形成された環状の延伸部９２に配置されている。環状の延伸部９２は、第２のハウジング５２の他端に設けられた隔壁部９３から、軸方向Ｓの一方Ｓ１側に延びる筒状をなしており、ロータコア８５を挿通している。

上記の被保持孔９０と軸受保持部９１との間に、第４の軸受３４が介在していることにより、ロータコア８５の中間部が第２のハウジング５２の環状の延伸部９２に回転可能に支持されている。軌道輪ユニット３９をロータ２３１の軸方向に挟んで配置された一対の軸受としての第２および第４の軸受３２，３４によって、ロータコア８５が両持ち支持されている。

ロータ２３１の永久磁石８６は、ステアリングシャフト３の周方向Ｃ３に交互に異なる磁極を有しており、周方向Ｃ３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。永久磁石８６は、ロータコア８５の中間部の外周面に固定されている。永久磁石８６と伝達比可変機構５の一部とは、軸方向Ｓに関する位置が互いに重ね合わされている。
伝達比可変機構用モータ２３のステータ２３２は、第１のハウジング５１の他端に形成された環状の第１の溝状部９４内に収容されている。この第１の溝状部９４は、軸方向Ｓの他方Ｓ２側に開放されている。

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９５と、電磁コイル９６とを含んでいる。
ステータコア２３２は、円環状のヨーク９７と、ヨーク９７の周方向に等間隔に配置され且つヨーク９７の径方向内方に突出する複数のティース９８と、を含んでいる。ヨーク９７の外周面は、第２のハウジング５２の第１の溝状部９４の内周面に焼きばめ等によって固定されている。各ティース９８のそれぞれに電磁コイル９６が巻回されている。

ステータ２３２に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側にバスバー９９が配置されている。バスバー９９は全体として環状をなした状態で第２のハウジング５２に収容されており、伝達比可変機構用モータ２３の各電磁コイル９６に接続されている。このバスバー９９は、駆動回路からの電力を各電磁コイル９６に供給する。バスバー９９と第３および第４の軸受３３，３４の一部とは、軸方向Ｓに関する位置が重ね合わされている。

バスバー９９に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側にロック機構５８が配置されている。ロック機構５８は、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転を規制するためのものであり、第２のハウジング５２の一端に収容されている。
ロック機構５８は、ロータコア８５とは同行回転可能に連結された被規制部１００と、被規制部１００に係合することにより被規制部１００の回転を規制するための規制部１０１とを含んでいる。被規制部１００は環状の部材であり、外周面に凹部１０２が形成されている。凹部１０２は、被規制部１００の周方向に関して１箇所または複数箇所に形成されている。なお、ロータコア８５に凹部１０２を設けてもよい。この場合、ロータコア８５が上記の被規制部を構成する。被規制部１００の一部は、トルクセンサ４４の一部とは軸方向Ｓの位置が重ね合わされている。

規制部１０１は、被規制部１００とは当該被規制部１００の径方向に相対向して配置されている。この規制部１０１は、第２のハウジング５２に保持されており、被規制部１００側に移動可能となっている。規制部１０１が被規制部１００側に移動して凹部１０２に係合することにより、ロータコア８５の回転が規制される。
ロック機構５８に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側にモータレゾルバ４３が配置されている。モータレゾルバ４３は、第２のハウジング５２の一端に形成された第２の溝状部１０３に収容されており、ロータコア８５の径方向外方に位置している。

第２の溝状部１０３は、第２のハウジング５２の一端の環状の外周部１０４と、環状の延伸部９２とによって区画された環状の溝であり、第１の溝状部９４と連通している。これら第１および第２の溝状部９４，１０３によって、伝達比可変機構用モータ２３、ロック機構５８およびモータレゾルバ４３を収容する収容空間１３９が区画されている。
モータレゾルバ４３とトルクセンサ４４とは、ステアリングシャフト３の径方向Ｒ３に相対向している。モータレゾルバ４３の一部とトルクセンサ４４の一部とは、軸方向Ｓに関する位置が重ね合わされている。モータレゾルバ４３は、レゾルバロータ１０５とレゾルバステータ１０６とを含んでいる。レゾルバロータ１０５は、ロータコア８５の他端の外周面１０７に同行回転可能に固定されている。レゾルバステータ１０６は、第２のハウジング５２の外周部１０４の内周面１０８に圧入固定されている。

第１の軸受３１は、入力部材２０を回転可能に支持している。第１のシャフト１１は、入力部材２０の筒状部材２０２および第１の軸受３１を介して第１のハウジング５１に回転可能に支持されている。第１の軸受３１は、第２の軸受３２に取り囲まれており、軸方向Ｓに関して両者の位置が重ね合わされている。
第３の軸受３３は、第２のハウジング５２の延伸部９２の先端の内周部に形成された軸受保持孔１１０と、出力部材２２に形成された軸受保持部１１１との間に介在している。出力部材２２は、第３の軸受３３を介して第２のハウジング５２の環状の延伸部９２に回転可能に支持されている。第３の軸受３３は、第４の軸受３４に取り囲まれており、軸方向Ｓに関して両者の位置が重ね合わされている。

第１の凹凸係合部６４および第２の凹凸係合部６７には、それぞれ、予圧が付与されており、これにより、第１の凸部６５と第１の凹部６６との滑らかな係合、および第２の凸部６８と第２の凹部６９との滑らかな係合がそれぞれ可能となっている。
具体的には、第１のハウジング５１の一端の内周部１１２にねじ部材１１３が配置されている。ねじ部材１１３は、入力部材本体２０１を出力部材２２に近づける付勢方向Ｈ（軸方向Ｓの他方Ｓ２側）に入力部材本体２０１を付勢する付勢部材を構成している。また、このねじ部材１１３は、軸方向Ｓに関して第１の軸受３１の外輪３１２を剛的に支持する剛性部材を構成している。ねじ部材１１３は、入力部材本体２０１を出力部材２２に向けて付勢することにより、第１の凹凸係合部６４および第２の凹凸係合部６７のそれぞれに予圧を付与する。

ねじ部材１１３の外周面に形成された雄ねじ部１１３ａが、第１のハウジング５１の一端の環状凸部８９の内周に形成された軸受保持孔１３４の雌ねじ部１３４ａに螺合している。これにより、ねじ部材１１３は、第１のハウジング５１の軸受保持孔１３４に保持された第１の軸受３１の外輪３１２の一端面を付勢方向Ｈに付勢（押圧）している。第１の軸受３１の外輪３１２は、軸受保持孔１３４に対して回転可能且つ軸方向Ｓに相対移動可能とされている。ねじ部材１１３に隣接してロックナット１３５が設けられている。ロックナット１３５は、雌ねじ部１３４ａに螺合した状態でねじ部材１１３の回転を規制している。

第１の軸受３１の内輪３１１は、筒状部材２０２の一端に圧入等されることにより同行回転可能に連結されており、この筒状部材２０２を介して、入力部材本体２０１とは同行回転可能且つ軸方向Ｓに同行移動可能とされている。この内輪３１１は、入力部材本体２０１の一端部に当接しており、入力部材本体２０１を付勢方向Ｈに押圧している。
また、第１の凹凸係合部６４の第１の凸部６５は、第１の凹部６６と付勢方向Ｈに対向している。同様に、第２の凹凸係合部６７の第２の凹部６９は、第２の凸部６８と付勢方向Ｈに対向している。出力部材２２には、第３の軸受３３の内輪３３１が圧入固定されている。出力部材２２は、その中央部の段部が内輪３３１の一端面に当接しており、内輪３３１を付勢方向Ｈに押圧している。第３の軸受３３の外輪３３２は、外輪３３２を付勢方向Ｈに移動可能に保持する軸受保持孔１１０に隣接配置された環状の段部１１４に受けられており、付勢方向Ｈへの移動が規制されている。出力部材２２の付勢方向Ｈへの移動は、第３の軸受３３によって規制されている。

上記の構成により、ねじ部材１１３の付勢力は、第１の軸受３１の外輪３１２および転動体を介して内輪３１１に伝わり、さらに入力部材本体２０１に伝わる。入力部材本体２０１に伝わった付勢力は、第１の凹凸係合部６４、第２の凹凸係合部６７の順に伝わり、さらに第３の軸受３３の内輪３３１、転動体および外輪３３２に伝わる。第３の軸受３３の外輪３３２に伝わった付勢力は、環状の段部１１４によって受けられる。

ねじ部材１１３の付勢力により軌道輪ユニット３９の内輪３９１が付勢方向Ｈへ移動することに伴い、軌道輪ユニット３９の転動体３９３、外輪３９２および伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が、付勢方向Ｈに同行移動するようになっている。
具体的には、軌道輪ユニット３９の外輪３９２が、ロータコア８５の傾斜孔６３に圧入固定されている。これにより、ロータコア８５は、外輪３９２を第１の軸線Ａの回りに同行回転可能且つ軸方向Ｓに同行移動可能に保持している。

また、第２の軸受３２および第４の軸受３４のそれぞれの外輪３２２，３４２は、ロータコア８５の対応する環状の被保持孔８７，９０に遊嵌されており、ロータコア８５を軸方向Ｓに相対移動可能に支持している。第２の軸受３２の内輪３２１は、環状凸部８９の軸受保持部８８に圧入固定されている。第４の軸受３４の内輪３４１は、第２のハウジング５２の環状の延伸部９２の軸受保持部９１に圧入固定されている。

なお、ねじ部材１１３を用いて、出力部材２２を入力部材本体２０１に近づける付勢方向（付勢方向Ｈとは反対の方向）に付勢してもよい。この場合、ねじ部材１１３は、第３の軸受３３を保持する軸受保持孔１１０にねじ込まれる。ねじ部材１１３の付勢力は、第３の軸受３３、出力部材２２、第２の凹凸係合部６７、第１の凹凸係合部６４、入力部材本体２０１、第１の軸受３１の内輪３１１、転動体および外輪３１２の順に伝わり、第１のハウジング５１によって受けられる。

また、内輪３９１の付勢方向Ｈへの移動を、支持機構１３３によって妨げることがないようにされている。具体的には、支持機構１３３の第８の軸受３８の外輪３８２は、筒状部材２０２の軸受保持孔１０９に遊嵌されており、軸受保持孔１０９に対して軸方向Ｓに相対移動可能とされている。第８の軸受３８の内輪３８１は、第２のシャフト１２の対向端部１２ａに圧入固定されている。なお、第８の軸受３８の外輪３８２を軸受保持孔１０９に圧入固定し、内輪３８１を対向端部１２ａに遊嵌してもよい。

トルクセンサ４４は、伝達比可変機構用モータ２３のロータコア８５の径方向内方に配置されており、第２のシャフト１２の中間部に固定された多極磁石１１５と、第３のシャフト１３の一端に支持され、多極磁石１１５が発生する磁界内に配置されて磁気回路を形成する一対の軟磁性体としての磁気ヨーク１１６，１１７と、を含んでいる。
多極磁石１１５は、円筒形状の永久磁石であり、複数の極（Ｎ，Ｓそれぞれ同じ極数）が周方向に等間隔で着磁されている。

磁気ヨーク１１６，１１７は、多極磁石１１５に対して、この多極磁石１１５の径方向に所定の隙間を隔てて対向しており、多極磁石１１５を取り囲んでいる。各磁気ヨーク１１６，１１７は、合成樹脂部材１１８にモールドされている。合成樹脂部材１１８は、第３のシャフト１３の一端に同行回転可能に連結されている。
トルクセンサ４４は、磁気ヨーク１１６，１１７からの磁束を誘導する一対の集磁リング１１９，１２０をさらに含んでいる。これら一対の集磁リング１１９，１２０は、軟磁性体を用いて形成された環状の部材であり、磁気ヨーク１１６，１１７を取り囲んでこれらの磁気ヨーク１１６，１１７にそれぞれ磁気的に結合されている。

一対の集磁リング１１９，１２０は、軸方向Ｓに離隔して相対向している。集磁リング１１９，１２０は、合成樹脂部材１２１によりモールドされている。合成樹脂部材１２１は、第２のハウジング５２の環状の延伸部９２に保持されている。
第２および第３のシャフト１２，１３の相対回転量に応じて磁気ヨーク１１６，１１７に磁束が生じるようになっており、この磁束は、集磁リング１１９，１２０により誘導され、合成樹脂部材１２１に埋設されたホールＩＣ（図示せず）により検出される。これにより、第２のシャフト１２（操舵部材）に加えられたトルクに応じた磁束密度を検出することが出来る。

図２を参照して、トルクセンサ４４に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側に第５の軸受３５が配置されている。第５の軸受３５は、第３のシャフト１３の一端の外周に形成された軸受保持部１２２と、第２のハウジング５２の隔壁部９３に形成された軸受保持孔１２３との間に介在している。軸受保持孔１２３は、第５の軸受３５を介して第３のシャフト１３の一端を回転可能に支持している。

第３のシャフト１３は、第２のシャフト１２およびトーションバー１４を取り囲んでいる。具体的には、第３のシャフト１３に、この第３のシャフト１３の一端に開放された挿通孔１２４が形成されている。挿通孔１２４には、第２のシャフト１２の他端部が挿通されている。第２のシャフト１２には軸方向Ｓに延びる挿通孔１２５が形成されており、この挿通孔１２５にトーションバー１４が挿通されている。

トーションバー１４の一端は、第２のシャフト１２の挿通孔１２５の一端にセレーション嵌合等により同行回転可能に連結されている。トーションバー１４の他端は、第３のシャフト１３の挿通孔１２４にセレーション嵌合等により同行回転可能に連結されている。
第２のハウジング５２の環状の延伸部９２の径方向内方の空間が、トルクセンサ収容室１２６とされており、トルクセンサ収容室１２６への潤滑剤の侵入を抑制するための構造がさらに設けられている。

具体的には、第２のハウジング５２の環状の延伸部９２の一端に配置されたシール付き第３の軸受３３と、第３の軸受３３の径方向内方に配置された出力部材２２と、出力部材２２の径方向内方に配置された第２のシャフト１２とによって、トルクセンサ収容室１２６の一端が閉じられている。また、シール付き第５の軸受３５と、第５の軸受３５の径方向内方に配置された第３のシャフト１３と、第３のシャフト１３の挿通孔１２４を塞ぐトーションバー１４とによって、トルクセンサ収容室１２６の他端が閉じられている。

上記の構成により、第１および第２の凹凸係合部６４，６７のそれぞれに充填された潤滑剤が、トルクセンサ収容室１２６に侵入してくることを抑制でき、且つ減速機構２６のウォーム軸２７およびウォームホイール２８の噛み合い領域に充填された潤滑剤がトルクセンサ収容室１２６に侵入してくることを抑制できる。
第２のシャフト１２と第３のシャフト１３とは、第６の軸受３６を介して相対回転可能に互いに支持されている。第６の軸受３６は、減速機構２６のウォームホイール２８に取り囲まれている。減速機構２６は、第３のハウジング５３の外周部１２７および端壁部６１、ならびに第２のハウジング５２の隔壁部９３によって区画された収容室１２８に収容されている。ウォームホイール２８の一部と第６の軸受３６とは、軸方向Ｓに関する位置が重なり合っている。

第３のシャフト１３の中間部と第３のハウジング５３の端壁部６１との間に第７の軸受３７が介在している。端壁部６１は、第７の軸受３７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７の軸受３７の内輪３７１は、第３のシャフト１３の外周部に形成された環状の段部１２９と、第３のシャフト１３の外周部に螺合されたナット部材１３０とによって挟持されている。第７の軸受３７の外輪３７２は、第３のハウジング５３に形成された環状の段部１３１と第３のハウジング５３に保持された止め輪１３２とによって挟持されている。

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）伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転が規制されている場合と、（ｉｉ）伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が回転しており、且つ入力部材２０の回転が規制されている場合と、（ｉｉｉ）伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が回転しており、且つ入力部材２０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、第１の凹凸係合部６４の第１の凸部６５の数が３８で第１の凹部６６の数が４０とされ、且つ第２の凹凸係合部６７の第２の凸部６８の数が４０で第２の凹部６９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、ロック機構５８によって伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転が規制されている場合において操舵部材の操作により第１のシャフト１１が回転すると、入力部材本体２０１の第１の凸部６５が第１の軸線Ａの回りを回転する。このとき、軌道輪ユニット３９は第１の軸線Ａの回りを回転するコリオリ運動をせず、内輪３９１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、第１の凹部６６が設けられている内輪３９１が回転し、さらに第２のシャフト１２を回転させる。

その結果、入力部材２０が１回転したときに内輪３９１が３８／４０回転する。このとき、出力部材２２は、３８／４０回転する。すなわち、入力部材２０の回転が１９／２０に減速される。
上記（ｉｉ）の場合、すなわち、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が回転しており、且つ運転者が操舵部材を保持していることにより入力部材２０の回転が規制されている場合、ロータ２３１が第１の軸線Ａの回りを回転することにより、軌道輪ユニット３９がコリオリ運動する。これにより、内輪３９１が入力部材２０と出力部材２２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２０の回転が規制されていることにより、出力部材２２のみが回転する。

このとき、第１の凹部６６の数が第１の凸部６５の数と比べて２つ多くされている結果、軌道輪ユニット３９の外輪３９２が１回転しているときに、内輪３９１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。これが内輪３９１の回転になる。その結果、外輪３９２が１回転したときに、内輪３９１は上記の歯数差に相当する量だけ回転し、出力部材２２は２／４０回転する。以上より、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１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、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が回転しており、且つ運転者が操舵部材を操舵していることにより入力部材２０が回転している場合には、出力部材２２の回転量は、上記（ｉｉ）の回転量に入力部材２０（操舵部材）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には、操舵角θ１を増幅して運転者の操舵を補助する機能を発揮することができる。

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、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１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モータ２３のロータ２３１の駆動を制御することもできる。

以上の次第で、本実施の形態によれば、第１および第２の凹凸係合部６４，６７の第１および第２の凸部６５，６８ならびに第１および第２の凹部６６，６９のそれぞれを、入力部材２０の入力部材本体２０１、内輪３９１および出力部材２２のうちの対応する部材に一体に形成している。
これにより、伝達比可変機構５の部品点数を少なくできる。また、各第１および第２の凸部６５，６８をそれぞれ保持するための保持部材を別途用意する必要がなく、伝達比可変機構５の部品点数をより少なくできる。さらに、部品点数が少ないことから、伝達比可変機構５の組み付けを容易にすることができる。

また、各凸部６５，６８および各凹部６６，６９を上記対応する部材２０１，３９１，２２に一体に形成していることにより、これら各凸部６５，６８および各凹部６６，６９を、上記対応する部材２０１，３９１，２２とは別体に形成した場合と比べて、互いの部品間の組み付けの精度を容易に高くできる。
さらに、第１および第２の凹凸係合部６４，６７の各凸部６５，６８および各凹部６６，６９を、上記対応する部材２０１，３９１，２２とは単一の材料を用いて一体に形成していることにより、各凸部６５，６８（各凹部６６，６９）と、上記対応する部材２０１，３９１，２２と、をそれぞれ一括して形成することができ、製造工程を少なくできる。

また、各凸部６５，６８の基端部７４に逃がし部７５を設けていることにより、各凸部６５，６８が対応する凹部６６，６９と係合したときに、各第１および第２の凸部６５，６８に切下げが生じることを防止でき、各凸部６５，６８および各凹部６６，６９の摩耗を抑制できる。
さらに、各凸部６５，６８および各凹部６６，６９のうち、対応する部材２０１，３９１，２２の径方向の外側にある箇所ほど、対応する部材２０１，３９１，２２の周方向の幅Ｆ１，Ｆ２を広くしており、その結果、各凹部６６，６９と対応する凸部６５，６８とが係合する際の両者のすべりを少なくできる。これにより、各凸部６５，６８および各凹部６６，６９のそれぞれの寿命をより長くできる。

また、各凸部６５，６８および各凹部６６，６９の接触領域７６，７９の近傍に対応する潤滑剤保持部７８，８２を設けている。これにより、各接触領域７６，７９の近傍からこれらの接触領域７６，７９に潤滑剤を供給でき、各凸部６５，６８と対応する凹部６６，６９との係合をより滑らかにできる。
さらに、各凸部６５，６８および各凹部６６，６９の接触領域７６，７９は、摩擦抵抗を低減するための低摩擦材を用いて形成されている。これにより、各凹部６６，６９と対応する凸部６５，６８とが係合するときの摩擦抵抗をより低減することができる。

また、操舵補助力付与機構１９を設けていることにより、転舵機構１０に操舵補助力を付与することができ、運転者が操舵をするのに必要な力を少なくできる。
また、内輪３９１および外輪３９２のうち、相対的に小径の内輪３９１側に第１および第２の凹凸係合部６４，６７を設けていることにより、内輪３９１を、入力部材２０および出力部材２２で軸方向両側から支持するときの径方向の支持スパンを短くできる。これにより、内輪３９１の支持剛性を高くできる。

さらに、内輪３９１および外輪３９２のうち、相対的に小径の内輪３９１側に第１および第２の凹凸係合部６４，６７の凹部６６，６９が設けられている。これにより、内輪３９１に設けられた凹部６６，６９の駆動時の周速を小さくでき、第１および第２の凹凸係合部６４，６７のそれぞれの係合音を小さくできる。
また、ロータ２３１によって軌道輪ユニット３９の外輪３９２を取り囲んでいるので、第１および第２の凹凸係合部６４，６７のそれぞれの噛み合い音がロータ２３１の外側に伝わることを抑制でき、騒音をより低減することができる。

また、ロータ２３のロータコア８５の傾斜孔６３に外輪３９２を保持させることにより、外輪３９２の中心軸線としての第２の軸線Ｂを第１の軸線Ａに対して傾斜することができる。
さらに、ロータコア８５を第２および第４の軸受３２，３４で両持ち支持することができ、ロータ２３１の支持の剛性を高くできる。また、第２および第４の軸受３２，３４の間に内輪３９１を配置していることにより、内輪３９１から力を受けるロータコア８５を堅固に支持することができ、ロータ２３１の芯振れを防止できる。その結果、騒音の低減に寄与することができる。

さらに、第８の軸受３８によって、第１および第２のシャフト１１，１２の互いの対向端部１１ａ，１２ａを互いに支持することにより、これら第１および第２のシャフト１１，１２の互いの同軸度を向上できる。その結果、入力部材２０および出力部材２２の互いの他に対する芯振れを防止でき、各凹凸係合部６４，６７における凸部６５，６８と対応する凹部６６，６９との係合状態が不用意に変化することを抑制でき、係合音の増大を防止できる。

また、筒状部材２０２と第８の軸受３８とを用いる簡易な構成により、支持機構１３３を実現できる。さらに、第１のシャフト１１と第２のシャフト１２との間に第８の軸受３８が設けられていることにより、これら第１および第２のシャフト１１，１２の相対回転を滑らかなものにできる。
また、運転者による操舵部材２の操作を伝達比可変機構５によって補正することができ、例えば、カウンタステア操作を伝達比可変機構５で自動的に行ういわゆるアクティブ操舵が可能となる。

また、内輪３９１の第１の端面７１側に設けられた第１の凹凸係合部６４と、内輪３９１の第２の端面７３側に設けられた第２の凹凸係合部６７のそれぞれにおいて、各凸部６５，６８と対応する凹部６６，６９とのそれぞれの間に予圧が付与されている。これにより、第１および第２の凹凸係合部６４，６７のそれぞれにおいて、各凸部６５，６８と対応する凹部６６，６９との間にがたつきが生じることを防止でき、係合音を低減できる。

また、内輪３９１は外輪３９２に比べて小径であることから内輪３９１を入力部材２０および出力部材２２で軸方向両側から支持するときの径方向の支持スパンを短くでき、ねじ部材１１３からの付勢力に起因する内輪３９１の撓みを小さくできる。これにより、内輪３９１に形成された凹部６６，６９のそれぞれに十分な付勢力を作用することができ、第１および第２の凹凸係合部６４，６７のそれぞれにがたつきが生じることをより確実に防止できる。

また、ねじ部材１１３が入力部材２０を出力部材２２に向けて付勢していることにより、ねじ部材１１３の付勢力を、入力部材２０、内輪３９１の第１の端面７１側に設けられた第１の凹凸係合部６４、内輪３９１の第２の端面７３側に設けられた第２の凹凸係合部６７および出力部材２２の順に伝えることができる。
さらに、ねじ部材１１３によって第１の軸受３１に予圧を付与でき、この第１の軸受３１に起因する異音の発生を防止できる。

また、雌ねじ部１３４ａへのねじ部材１１３のねじ込み量を調整することにより、ねじ部材１１３による付勢力を調整することができる。
さらに、ねじ部材１１３の付勢力を、第１の軸受３１の外輪３１２を介して第１の軸受け３１の内輪３１１に伝えることができ、第１の軸受３１に確実に予圧を付与することができる。

また、出力部材２２が付勢方向Ｈに動こうとする力を第３の軸受３３で受けることができ、この第３の軸受３３に予圧を付与することができる。
また、第２および第４の軸受３２，３４は、ロータ２３１を軸方向Ｓに移動可能に支持している。これにより、ねじ部材１１３の付勢力によって内輪３９１がロータ２３１の軸方向に移動することに伴い、外輪３９２およびロータ２３１をロータ２３１の軸方向に同行移動することができ、その結果、内輪３９１と外輪３９２との間に不要な力が作用することを防止できる。

さらに、伝達比可変機構５の出力が、操舵補助力付与機構１９を介して転舵機構１０に伝達されるようになっている。このように、操舵補助力付与機構１９の出力を転舵機構１０に伝える際、この出力を伝達比可変機構５を経由せずに転舵機構１０に伝達できる。これにより、伝達比可変機構５に入力される動力を小さくできるので、伝達比可変機構５を小型にできる。

また、入力部材２０、内輪３９１および出力部材２２を第１の軸線Ａの延びる方向（軸方向Ｓ）に並べて配置していることにより、伝達比可変機構５を、入力部材２０および出力部材２２の径方向（径方向Ｒ３）に関して小型にでき、その結果、伝達比可変機構５をより小型にできる。
また、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１のロータコア８５が、第１および第２の凹凸係合部６４，６７を取り囲む筒状をなしている。これにより、ロータ２３１と第１および第２の凹凸係合部６４，６７とを、軸方向Ｓに関して重なる位置に配置でき、車両用操舵装置１のさらなる小型化を達成できる。また、ロータ２３１を防音壁として用いることができ、第１および第２の凹凸係合部６４，６７の噛み合い音が外部に漏れることを抑制できる。

さらに、トルクセンサ４４を伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１のロータコア８５で取り囲んでいることにより、ロータ２３１とトルクセンサ４４とを、軸方向Ｓに関して重なる位置に配置でき、車両用操舵装置１のさらなる小型化を達成できる。
また、伝達比可変機構５および操舵補助力付与機構１９を、ステアリングコラムとしてのハウジング２４に設けている。ハウジング２４を車体に組み付けることにより、伝達比可変機構５および操舵補助力付与機構１９を一括して車体に組み付けることができる。また、静粛性に優れていることにより、ハウジング２４が配置される車室内に伝達比可変機構５および操舵補助力付与機構１９を設けても、これらの駆動音の影響は少ない。

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、図１の操舵補助力付与機構１９を廃止してもよい。なお、以下では、上記の実施の形態と異なる点について主に説明し、同様の構成については同様の符号を付してその説明を省略する。

この場合、図１に示す駆動回路４１、操舵補助用モータ２５、減速機構２６、第３のシャフト１３、トーションバー１４およびトルクセンサ４４が廃止される。また、第２のシャフト１２の他端が自在継手９に連結される。
この場合、図１０に示すように、第３のハウジング５３Ｃの端壁部６１Ｃは、第２のハウジング５２Ｃの他端に沿わされた状態でこの第２のハウジング５２Ｃに固定される。第３のハウジング５３Ｃには、減速機構を収容する収容室が設けられていない。

第２のシャフト１２Ｃは、第３のハウジング５３Ｃの他端にまで延びてハウジング２４Ｃの外側に突出しており、転舵機構（図示せず）に連なっている。第２のシャフト１２Ｃの中間部に、第７の軸受３７の内輪３７１が同行回転可能に連結されている。
また、図１１に示すように、入力部材２０に代えて、入力部材本体２０１Ｄと筒状部材２０２Ｄとが単一の部材を用いて一体に形成された入力部材２０Ｄを用いてもよい。第１の凹凸係合部６４の第１の凸部６５は、対応する部材としての入力部材２０Ｄとは単一の部材を用いて一体に形成されている。

入力部材２０Ｄの筒状部材２０２Ｄおよび出力部材２２Ｄは、互いに対向する対向面１３６，１３７を含んでいる。これらの対向面１３６，１３７は、第１の軸線Ａと平行な方向としての軸方向Ｓに隙間１３８を設けて互いに対向している。
これにより、ねじ部材１１３の付勢力によって入力部材２０Ｄと出力部材２２Ｄとが互いに近づいたとき、対向面１３６，１３７同士が接触してしまうことを防止できる。

また、入力部材２０Ｄと第１の凸部６５とを単一の部材で一体に形成していることにより、第１の凸部６５と入力部材２０Ｄとを一括して形成することができ、製造工程を少なくできる。
また、本発明を、車両用操舵装置以外の他の一般の装置に適用することができる。

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。 図１の要部のより具体的な構成を示す断面図である。 図２の伝達比可変機構およびその周辺の拡大図である。 伝達比可変機構の一部を断面で表した側面図である。 入力部材本体および内輪の斜視図である。 入力部材本体および内輪の要部の斜視図である。 第１の凸部と第１の凹部との噛み合いを示す断面図である。 本発明の別の実施の形態の要部の斜視図である。 本発明のさらに別の実施の形態の要部の断面図である。 本発明のさらに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、４Ｌ，４Ｒ…転舵輪、５…伝達比可変機構、１０…転舵機構、１２…第２のシャフト（入力軸）、１３…第３のシャフト（出力軸）、１９…操舵補助力付与機構、２０…入力部材、２２…出力部材、２３…伝達比可変機構用モータ（アクチュエータ、電動モータ）、２４…ハウジング（ステアリングコラム）、４４…トルクセンサ（トルク検出手段）、６４…第１の凹凸係合部、６５，６５Ａ…第１の凸部、６６，６６Ａ，６６Ｂ…第１の凹部、６７…第２の凹凸係合部、６８…第２の凸部、６９…第２の凹部、７０…（入力部材の）動力伝達面、７１…第１の端面、７２…（出力部材の）動力伝達面、７３…第２の端面、２３１…ロータ、３９１…内輪、３９２…外輪、３９３…転動体、Ａ…第１の軸線、Ｂ…第２の軸線、θ１…操舵角、θ２…転舵角、θ２／θ１…伝達比。

Claims (4)

1. 操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比としての伝達比を変更可能な伝達比可変機構と、操舵補助力を付与する操舵補助力付与機構と、を備える車両用操舵装置において、
   上記伝達比可変機構は、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、第１および第２の端面を有し、入力部材および出力部材を差動回転可能に連結する内輪と、この内輪を転動体を介して回転可能に支持する外輪と、この外輪の外周を取り囲み外輪を回転駆動可能に保持するアクチュエータと、を備え、
   内輪および外輪の中心軸線としての第２の軸線が、第１の軸線に対して傾斜しており、 入力部材および出力部材のそれぞれは、内輪の対応する端面に対向する動力伝達面を有し、
   内輪の各端面および当該端面に対応する動力伝達面を動力伝達可能に係合させる凹凸係合部が設けられ、
   凹凸係合部は、各端面および当該端面に対応する上記動力伝達面の一方に設けられた凸部と、他方に設けられ上記凸部と係合する凹部とを含み、
   伝達比可変機構の出力が、操舵補助力付与機構を介して転舵機構に伝達され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、上記アクチュエータは電動モータを含み、
   この電動モータは、上記外輪を同行回転可能に保持し第１の軸線の回りに回転可能なロータを有し、
   ロータは、上記凹凸係合部を取り囲む筒状をなしている車両用操舵装置。
3. 請求項２において、上記操舵補助力付与機構は、上記出力部材に連なる入力軸と、転舵機構に連なる出力軸と、入力軸と出力軸との間に伝達されるトルクを検出するトルク検出手段とを含み、
   トルク検出手段は、上記ロータによって取り囲まれている車両用操舵装置。
4. 請求項１，２または３において、上記伝達比可変機構および操舵補助力付与機構は、ステアリングコラムに設けられている車両用操舵装置。

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