JPWO2020009075A1

JPWO2020009075A1 - ステアリングシステム

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Publication number: JPWO2020009075A1
Application number: JP2020528988A
Authority: JP
Inventors: 真史疋田; 松田　靖之; 靖之松田; 竜峰森田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2021-08-02
Also published as: US20210261186A1; EP3819192A4; EP3819192A1; WO2020009075A1

Abstract

【課題】小型に構成することができるとともに、操舵装置や転舵装置への電源供給が行えない場合にも、車両の操舵を行うことできる構造を実現する。【解決手段】反力付与モータ６の動力を減速してステアリングシャフト５に伝達するための減速機構２８を、ステアリングシャフト５のシャフト側歯部９と、第１の歯部２６および第２の歯部２７を有する二段歯車７ａ、７ｂと、反力付与モータ６のモータ側歯部１９とにより構成する。トルク伝達機構４は、ステアリングシャフト５とステアリングギヤユニット４９の入力軸５１とを、該ステアリングシャフト５と該入力軸５１との間で、トルクを機械的に伝達するモードと伝達しないモードとを切り換え可能に接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリングホイールを有する操舵装置と、１対の操舵輪に舵角を付与するための転舵装置とを、電気的に接続してなる、ステアバイワイヤ方式のステアリングシステムに関する。

ステアバイワイヤ方式のステアリングシステムは、ステアリングホイールを有する操舵装置と、該操舵装置に電気的に接続された、１対の操舵輪に舵角を付与するための転舵装置とを備える。前記操舵装置は、ステアリングホイールの操作量を測定するためのセンサをさらに備え、該センサの出力信号に基づいて、転舵装置のアクチュエータを駆動することにより、１対の操舵輪に舵角を付与する。

ステアバイワイヤ方式のステアリングシステムは、ステアリングホイールの操作量に対する操舵輪の舵角を、車両の走行速度などに応じて調節することができるといった利点を有する。

ところで、ステアバイワイヤ方式のステアリングシステムは、ステアリングホイールに対し、電動モータにより操作反力を付与するように構成されている。

特開２００７−５５４５３号公報に記載のステアリングシステムは、電動モータの動力をステアリングシャフトに、減速機構などを介することなく、直接付与するように構成されている。このようなダイレクトドライブ方式の構造では、電動モータが大型化するといった問題が生じる。

これに対し、特開２００９−７３３３４号公報に記載のステアリングシステムは、１対の電動モータの出力軸をステアリングシャフトと平行に配置し、電動モータのそれぞれの動力を、二段歯車を介してステアリングシャフトに付与するように構成されている。具体的には、二段歯車のそれぞれの大径側歯部を、電動モータの出力軸に配したモータ側歯部に噛合させ、かつ、二段歯車のそれぞれの小径側歯部を、ステアリングシャフトに配したシャフト側歯部に噛合させている。

特開２００７−５５４５３号公報特開２００９−７３３３４号公報

特開２００９−７３３３４号公報に記載のステアリングシステムでは、１対の電動モータの出力軸をステアリングシャフトと平行に配置しているため、ステアリングシャフトの周囲に体積が嵩む電動モータが配置されることになり、ステアリングホイールに操作反力を付与する反力付与装置が全体として大型化するといった問題が生じる。

また、特開２００９−７３３３４号公報の記載のステアリングシステムでは、操舵装置と転舵装置とが機械的に接続されていないため、ハーネスが断線するなどの故障が発生して、操舵装置や転舵装置への電源が供給できなくなると、車両の操舵を行えなくなる可能性がある。

本発明は、上述のような事情に鑑みて、小型に構成することができるとともに、操舵装置や転舵装置への電源供給が行えない場合にも、車両の操舵を行うことできる、ステアリングシステムの構造を実現することを目的としている。

本発明のステアリングシステムは、操舵装置と、転舵装置と、トルク伝達機構とを備える。

前記操舵装置は、ステアリングシャフトと、反力付与モータと、少なくとも１個の二段歯車と、測定装置とを含む。
前記ステアリングシャフトは、シャフト側歯部と、ステアリングホイールが支持される支持部を有する。
前記反力付与モータは、前記ステアリングシャフトと同軸に配置された出力軸と、該出力軸の先端部に配されたモータ側歯部とを有する。
前記少なくとも１個の二段歯車は、前記ステアリングシャフトと平行に配置された中間軸と、該中間軸に配され、かつ、前記シャフト側歯部と噛合する第１の歯部と、該中間軸のうちで該第１の歯部よりも前記電動モータ側の部分に配され、かつ、前記モータ側歯部と噛合する第２の歯部とを有する。
前記測定装置は、前記ステアリングホイールの操作量を測定する。

前記転舵装置は、ステアリングギヤユニットと、転舵モータとを含む。
前記ステアリングギヤユニットは、入力軸と、該入力軸の回転に伴って、自身の軸方向に変位する直動軸とを有する。
前記転舵モータは、前記測定装置の出力信号に基づいて、前記入力軸を直接または減速機を介して回転駆動する。

前記トルク伝達機構は、前記ステアリングシャフトと前記入力軸とを、該ステアリングシャフトと該入力軸との間で、トルクを機械的に伝達するモードと伝達しないモードとを切り換え可能に接続する。

前記少なくとも１個の二段歯車は、複数個の二段歯車により構成されることが好ましく、３個の二段歯車により構成されることがより好ましい。ただし、前記少なくとも1個の二段歯車を、２個または４個以上の二段歯車により構成することもできるし、１個の二段歯車により構成することもできる。

前記トルク伝達機構は、前記操舵装置と前記転舵装置との少なくとも一方への電源供給が停止した場合に、前記ステアリングシャフトと前記入力軸との間でトルクを機械的に伝達するモードに切り換わり、前記操舵装置と前記転舵装置との両方に電源が供給されている場合に、前記ステアリングシャフトと前記入力軸との間でトルクを機械的に伝達しないモードに切り換わることが好ましい。

本発明のステアリングシステムは、前記出力軸を、前記ステアリングシャフトの周囲に、該ステアリングシャフトに対する相対回転を自在に支持された中空軸により構成することができる。この場合、前記入力軸にトルクの伝達を可能に接続された中間シャフト、および、前記ステアリングシャフトと前記入力軸との間でのトルクの機械的な伝達方向に関して、前記ステアリングシャフトと前記中間シャフトとの間に配置されたクラッチをさらに含む。

あるいは、本発明のステアリングシステムは、前記トルク伝達機構を、前記シャフト側歯部と噛合する中間歯車、該中間歯車と噛合する伝達歯車、前記入力軸にトルクの伝達を可能に接続された中間シャフト、および、前記ステアリングシャフトと前記入力軸との間でのトルクの機械的な伝達方向に関して、前記伝達歯車と前記中間シャフトとの間に配置されたクラッチをさらに含むものとすることができる。この場合、前記伝達歯車は、前記シャフト側歯部の歯数と同じ歯数を有することが好ましい。

本発明のステアリングシステムは、前記少なくとも１個の二段歯車を、前記ステアリングシャフトの径方向に関して内側に向けて付勢する付勢機構をさらに備えたものとすることができる。なお、前記少なくとも１個の二段歯車が、前記複数個の二段歯車により構成されている場合には、該複数個の二段歯車のうちの少なくとも１個の二段歯車に関して、前記付勢機構を備えることができる。

前記中間軸をトーションバーとし、前記少なくとも１個の二段歯車によりトルクを伝達していない状態において、前記中間軸に捩れ方向の弾力を発揮させることができる。この場合、前記少なくとも１個の二段歯車は、前記第１の歯部と前記第２の歯部とが所定角度以上相対回転することを阻止するストッパ機構をさらに有することができる。なお、前記少なくとも１個の二段歯車が、前記複数個の二段歯車により構成されている場合には、該複数個の二段歯車のうちの少なくとも１個の二段歯車の前記中間軸をトーションバーとし、前記少なくとも二段歯車によりトルクを伝達していない状態において、前記中間軸に捩れ方向の弾力を発揮させる。

本発明のステアリングシステムは、前記入力軸を、ピニオン歯を有するピニオン軸により構成するとともに、前記直動軸を、前記ピニオン歯と噛合するラック歯を有するラック軸により構成することができる。

あるいは、本発明のステアリングシステムは、前記直動軸を、外周面に内径側ボールねじ溝を有するボールねじ軸により構成することができる。この場合、前記ステアリングギヤユニットは、前記入力軸の回転に伴って回転し、かつ、内周面に外径側ボールねじ溝を有するボールナットと、前記内径側ボールねじ溝と前記外径側ボールねじ溝との間に転動自在に配置された複数個のボールとをさらに含む。

あるいは、本発明のステアリングシステムは、前記直動軸を、外周面にらせん状の雄ねじ溝を有するねじ軸により構成することができる。この場合、前記ステアリングギヤユニットは、前記入力軸の回転に伴って回転し、かつ、内周面にらせん状の雌ねじ溝を有するナットと、前記直動軸の中心軸を中心とする公転および前記直動軸の中心軸と平行に配置された自身の中心軸を中心とする自転を可能に配置され、かつ、外周面に、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝とに係合するローラねじ溝を有する複数個の遊星ローラとをさらに含む。

本発明のステアリングシステムによれば、電動モータの出力軸をステアリングシャフトと同軸に配置しているため、小型に構成することができるとともに、操舵装置や転舵装置への電源供給が行えない場合にも、車両の操舵を行うことできる。

図１は、本発明の実施の形態の第１例に係るステアリングシステムを示す模式図である。図２は、本発明の実施の形態の第１例について、操舵装置とクラッチとを取り出して示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態の第１例について、操舵装置とクラッチとを取り出して示す平面図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図５は、図４のＢ部拡大図である。図６は、本発明の実施の形態の第１例について、減速機構を取り出して示す斜視図である。図７は、図６の左側から見た端面図である。図８は、本発明の実施の形態の第２例に係るステアリングシステムについて、二段歯車を取り出して示す斜視図である。図９は、本発明の実施の形態の第２例に係るステアリングシステムについて、二段歯車を取り出して示す断面図である。図１０は、図９のＣ−Ｃ断面図である。図１１は、本発明の実施の形態の第３例に係るステアリングシステムを示す模式図である。図１２は、本発明の実施の形態の第３例について、操舵装置とクラッチとを取り出して示す斜視図である。図１３は、図１２の右側から見た端面図である。図１４は、図１３のＤ−Ｏ−Ｄ断面図である。図１５は、本発明の実施の形態の第４例に係るステアリングシステムを示す模式図である。図１６は、本発明の実施の形態の第５例に係るステアリングシステムを示す模式図である。

［実施の形態の第１例］
図１〜図７は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例のステアリングシステム１は、操舵装置２と、転舵装置３と、トルク伝達機構４とを備える。

＜操舵装置２の構造＞
操舵装置２は、ステアリングシャフト５と、反力付与モータ６と、３個の二段歯車７ａ、７ｂと、測定装置８とを備える。

ステアリングシャフト５は、シャフト側歯部９と、ステアリングホイール１０が支持される支持部１１とを有する。本例のステアリングシャフト５は、アウタチューブ１２と、インナシャフト１３と、ロアシャフト１４とを備える。すなわち、ステアリングシャフト５は、アウタチューブ１２の前端部（図４の右端部）とインナシャフト１３の後端部（図４の左端部）とを、スプライン係合により、トルク伝達可能に、かつ、伸縮可能に組み合わせるとともに、インナシャフト１３の前側部分とロアシャフト１４とを、トーションバー１５により、トルク伝達可能に接続してなる。

本例では、シャフト側歯部９は、ロアシャフト１４の中間部の周囲に備えられている。シャフト側歯部９は、ステアリングシャフト５と同軸に配置されており、該ステアリングシャフト５と一体的に回転する。シャフト側歯部９は、所定のピッチ円直径および所定の歯数を有する。支持部１１は、アウタチューブ１２の後端部外周面に形成された雄スプライン部により構成されている。すなわち、ステアリングホイール１０は、該ステアリングホイール１０に備えられた雌スプライン部を、支持部１１と係合させることにより、ステアリングシャフト５に取り付けられる。なお、ステアリングシャフト５は、車体に対し支持されたステアリングコラム１６の内径側に、軸受１７を介して回転自在に支持されている。

反力付与モータ６は、ステアリングシャフト５と同軸に配置された出力軸１８と、該出力軸１８の先端部（後端部）に配されたモータ側歯部１９とを有する。

本例では、出力軸１８は、ステアリングシャフト５のロアシャフト１４のうち、シャフト側歯部９より前側に存在する部分の周囲に、該ロアシャフト１４に対する相対回転を自在に支持された中空軸により構成されている。出力軸１８は、後述するハウジング２０の前側ハウジング素子２１に対し、１対の転がり軸受２２により、回転自在に支持されている。また、ロアシャフト１４の外周面と、出力軸１８の内周面との間に、ラジアルニードル軸受１０４を配置している。出力軸１８の軸方向中間部の周囲にロータ２３を外嵌固定するとともに、前側ハウジング素子２１にステータ２４を内嵌固定することにより、反力付与モータ６を構成している。

モータ側歯部１９は、出力軸１８と同軸に配置されており、該出力軸１８と一体的に回転する。また、モータ側歯部１９は、シャフト側歯部９のピッチ円直径よりも小さいピッチ円直径を有し、かつ、シャフト側歯部９の歯数よりも少ない歯数を有する。

二段歯車７ａ、７ｂのそれぞれは、中間軸２５と、第１の歯部２６と、第２の歯部２７とを有する。中間軸２５は、ステアリングシャフト５の径方向に関して該ステアリングシャフト５の外方に、該ステアリングシャフト５と平行に配置されている。第１の歯部２６は、中間軸２５の軸方向に関してステアリングシャフト５側の部分（後側部分）の周囲に、中間軸２５を中心とする回転を自在に配され、かつ、ステアリングシャフト５のシャフト側歯部９と噛合する。第1の歯部２６は、所定のピッチ円直径および歯数を有する。第２の歯部２７は、中間軸２５の軸方向に関して反力付与モータ６側の部分（前側部分）の周囲に、第１の歯部２６と同期して回転するように配され、かつ、反力付与モータ６のモータ側歯部１９と噛合する。第２の歯部２７は、第１の歯部２６のピッチ円直径よりも大きいピッチ円直径を有し、かつ、第１の歯部２６の歯数よりも多い歯数を有する。

本例では、ステアリングシャフト５のシャフト側歯部９と、第１の歯部２６および第２の歯部２７を有する二段歯車７ａ、７ｂと、反力付与モータ６のモータ側歯部１９とにより、反力付与モータ６の動力を減速してステアリングシャフト５に伝達するための減速機構２８を構成している。なお、ステアリングシャフト５と反力付与モータ６の出力軸１８との間の減速比は、３以上６以下であることが好ましい。

本例では、減速機構２８を、ハウジング２０内に収納している。ハウジング２０は、前方に配置された前側ハウジング素子２１と、後方に配置された後側ハウジング素子２９とを、ボルト３０により結合固定してなる。前側ハウジング素子２１には、反力付与モータ６が収容されており、後側ハウジング素子２９は、ステアリングコラム１６の前端部に支持固定されている。

本例の操舵装置２は、二段歯車７ａ、７ｂのうちの１個の二段歯車７ａを、ステアリングシャフト５の径方向に関して内側に向けて弾性的に付勢する付勢機構３１をさらに備える。

本例では、３個の二段歯車７ａ、７ｂは、ステアリングシャフト５および反力付与モータ６の出力軸１８の周囲に円周方向に関して不等間隔に設置されている。具体的には、ステアリングシャフト５の中心軸Ｏ_５および付勢機構３１により付勢される二段歯車７ａの中心軸Ｏ_ａに直交する仮想直線αと、ステアリングシャフト５の中心軸Ｏ_５および付勢機構３１により付勢されない二段歯車７ｂの中心軸Ｏ_ｂに直交する仮想直線βとのなす角度θを、仮想直線β同士のなす角度φよりも小さくなっている（θ＜φ）。ただし、３個の二段歯車７ａ、７ｂを、ステアリングシャフト５および反力付与モータ６の出力軸１８の周囲に円周方向に関して等間隔に設置することもできる。二段歯車を複数個備える場合、二段歯車同士の円周方向に関する間隔は、二段歯車の総数、第１の歯部の歯数および第２の歯部の歯数に応じて決定される。

本例では、二段歯車７ａ、７ｂのそれぞれは、中間軸２５を構成する軸部材３２と、筒形状を有する筒部材３３と、１対の転がり軸受３４ａ、３４ｂとを備える。軸部材３２は、軸方向中間部の大径部３５と、該大径部３５の軸方向両端部から軸方向に突出した１対の平板部３６とを有する。筒部材３３は、軸方向中間部に径方向外方に突出し、かつ、矩形の断面形状を有するフランジ部３７を備え、かつ、軸方向に関してフランジ部３７よりもステアリングシャフト５側の外周面に形成された第１の歯部２６と、フランジ部３７の外周面に形成された第２の歯部２７とを有する。

二段歯車７ａ、７ｂのそれぞれは、軸部材３２の大径部３５の外周面の軸方向両端部と、筒部材３３の内周面の軸方向両端部との間に転がり軸受３４ａ、３４ｂをそれぞれ設置して、軸部材３２の軸方向中間部の周囲に筒部材３３を回転自在に支持することにより構成されている。図示の例では、転がり軸受３４ａ、３４ｂとして、深溝玉軸受を使用しているが、円筒ころ軸受や円すいころ軸受、滑り軸受などを使用することもできる。また、筒部材３３は、全体を一体に構成されているが、第１の歯部２６を有する第１の部材と、第２の歯部２７とを有する第２の部材とを相対回転不能に結合することにより構成することもできる。

二段歯車７ａ、７ｂのうち、付勢機構３１により付勢される１個の二段歯車７ａは、中間軸２５の軸方向両端部（平板部３６）をハウジング２０の内側に、ステアリングシャフト５の径方向に関する変位を可能に支持されている。

本例では、二段歯車７ａは、軸部材３２の平板部３６のそれぞれを径方向に貫通する貫通孔３８を有する。

また、ハウジング２０は、１対のガイド孔３９と、１対のねじ孔４０と、１対の円孔４１とを有する。１対のガイド孔３９は、互いに対向する、前側ハウジング素子２１の後側面と後側ハウジング素子２９の前側面との互いに整合する部分、すなわちステアリングシャフト５の径方向および円周方向に関する位置が一致する部分に形成されている。ガイド孔３９は、ステアリングシャフト５の径方向に一致する方向の長径と、該ステアリングシャフト５の径方向（該長径の方向）および軸部材３２の軸方向に直交する方向の短径とを有する長円形の断面形状を備える。１対のねじ孔４０は、前側ハウジング素子２１および後側ハウジング素子２９の外周面とガイド孔３９の内周面とを、ステアリングシャフト５の径方向に連通するように形成されている。１対の円孔４１は、前側ハウジング素子２１および後側ハウジング素子２９の内周面とガイド孔３９の内周面とを、ステアリングシャフト５の径方向に連通するように形成されている。

二段歯車７ａは、平板部３６をガイド孔３９の内側に、支持部材４２を用いて、ステアリングシャフト５の径方向に関する変位を可能に支持している。支持部材４２は、軸部４３と、該軸部４３の基端部（図５の上端部）に形成された頭部４４と、該頭部４４の外周面に形成された雄ねじ部４５とを有する。支持部材４２は、軸部４３の先端部を円孔４１に挿入し、軸部４３の中間部を、ガイド孔３９の内側に挿入された平板部３６の貫通孔３８に、がたつきなく、かつ、支持部材４２の軸方向に関する相対変位を可能に挿通するとともに、雄ねじ部４５をねじ孔４０に螺合している。これにより、二段歯車７ａを、ステアリングシャフト５の径方向に関する変位を可能に支持している。

本例では、支持部材４２の頭部４４の座面４６と、該座面４６に対向する、二段歯車７ａの平板部３６の平坦面との間に、弾性部材４７を挟持し、該弾性部材４７の弾力により、二段歯車７ａを、ステアリングシャフト５の径方向に関して内側に弾性的に付勢している。これにより、第１の歯部２６をシャフト側歯部９に向けて弾性的に付勢し、かつ、第２の歯部２７をモータ側歯部１９に向けて弾性的に付勢している。すなわち、本例では、弾性部材４７により、付勢機構３１を構成している。弾性部材４７は、たとえば、捩りコイルばねや円筒形状を有するゴムなどにより構成される。

二段歯車７ａ、７ｂのうち、付勢機構３１により付勢されない２個の二段歯車７ｂは、中間軸２５の軸方向両端部をハウジング２０の内側に支持固定している。具体的には、本例では、前側ハウジング素子２１の後側面と後側ハウジング素子２９の前側面との互いに整合する部分に矩形孔が形成され、かつ、二段歯車７ｂの平板部３６が該矩形孔にがたつきなく挿入または圧入されている。

測定装置８は、運転者によるステアリングホイール１０の操作量、すなわち、ステアリングシャフト５の回転数（回転速度）、回転方向、回転角度および回転トルクなどを測定するための装置である。

本例では、測定装置８は、インナシャフト１３とロアシャフト１４とにそれぞれ支持固定されたエンコーダ４８ａ、４８ｂと、該エンコーダ４８ａ、４８ｂのそれぞれの被検出面に検出部を対向させた、図示しないセンサとを備える。測定装置８は、前記センサの出力信号に基づいて、ステアリングシャフト５の回転数や回転方向、回転角度などを測定する。また、運転者がステアリングホイール１０を操作すると、ステアリングシャフト５のインナシャフト１３とロアシャフト１４とが、トーションバー１５を捩れ方向に弾性変形させつつ、回転方向に相対変位する。トーションバー１５が捩れ方向に弾性変形すると、前記センサの出力信号同士の間に位相差が生じる。測定装置８は、前記センサの出力信号同士の位相差に基づいて、ステアリングシャフト５の回転トルク、すなわちステアリングホイール１０からステアリングシャフト５に入力された操舵トルクを測定する。

＜転舵装置３の構造＞
転舵装置３は、ステアリングギヤユニット４９と、転舵モータ５０とを備える。

ステアリングギヤユニット４９は、入力軸５１と、車両の幅方向に略水平に支持され、かつ、入力軸５１の回転に伴い自身の軸方向（車両の幅方向）に変位する直動軸５２とを備える。本例では、入力軸５１を、先端部にピニオン歯５３を有するピニオン軸により構成するとともに、直動軸５２を、ピニオン歯５３と噛合するラック歯５４を有するラック軸により構成している。すなわち、ステアリングギヤユニット４９を、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤユニットにより構成している。

直動軸５２の軸方向両側の端部には、タイロッド５５の基端部がそれぞれ接続され、タイロッド５５のそれぞれの先端部には、ナックルアーム５６の基端部が接続される。ナックルアーム５６の先端部には、ハブユニット軸受により、操舵輪５７が回転自在に支持される。なお、操舵輪５７は、自動車では、通常、前輪である。ただし、フォークリフトなどの特殊車両では、操舵輪を後輪とすることもできる。

転舵モータ５０は、ステアリングギヤユニット４９の入力軸５１を、減速機５８を介して回転駆動する。本例の減速機５８は、転舵モータ５０の出力軸の先端部に備えられたウォーム５９と、入力軸５１の中間部に備えられたウォームホイール６０とを噛合してなる。すなわち、本例の減速機５８は、ウォーム減速機により構成されている。

＜トルク伝達機構４の構造＞
トルク伝達機構４は、ステアリングシャフト５のロアシャフト１４と、ステアリングギヤユニット４９の入力軸５１とを、該ロアシャフト１４と該入力軸５１との間で、トルクを機械的に伝達するモードと伝達しないモードとを切り換え可能に、かつ、機械的に接続する。このために、トルク伝達機構４は、ロアシャフト１４と入力軸５１との間でのトルクの伝達方向に関して、該ロアシャフト１４と該入力軸５１との間に配置されたクラッチ６１を備える。本例のトルク伝達機構４は、前端部を、入力軸５１の基端部（後端部）に、自在継手６２により、トルクの伝達を可能に接続した中間シャフト６３をさらに備える。

本例のクラッチ６１は、後端部を、ロアシャフト１４の前端部に、スプライン係合により、トルクの伝達を可能に接続した入力部材６４と、前端部を、中間シャフト６３の後端部に、自在継手６５により、トルクの伝達を可能に接続した出力部材６６とを備える。本例では、クラッチ６１は、電磁クラッチにより構成されている。すなわち、クラッチ６１に電源が供給されると、該クラッチ６１が切断されて、入力部材６４の回転トルクが、出力部材６６に伝達されなくなるのに対し、クラッチ６１に電源が供給できなくなると、該クラッチ６１が接続されて、入力部材６４の回転トルクが、出力部材６６に伝達される。

中間シャフト６３は、例えば、アッパシャフトとロアシャフトとを、ボールスプラインなどにより、互いに軸方向の相対変位を可能に、かつ、トルクの伝達を可能に組み合わせてなるものを使用することができる。

＜ステアリングシステム１の動作＞
ステアリングシステム１に対する電源供給が支障なく行えている通常時には、ステアリングシステム１は、トルク伝達機構４のクラッチ６１が切断されて、入力部材６４の回転トルクが、出力部材６６に伝達されないモードに切り換わる。このモードでは、運転者がステアリングホイール１０を操作すると、該ステアリングホイール１０の操作量が、操舵装置２の測定装置８により測定される。測定装置８によって測定された、ステアリングホイール１０の操作量は、制御器（ＥＣＵ）６７に送信される。制御器６７は、ステアリングホイール１０の操作量に基づいて、操舵輪５７に付与する舵角を算出し、算出値に基づいて、転舵装置３の転舵モータ５０を回転駆動する。転舵モータ５０の回転トルクは、減速機５８を介して、ステアリングギヤユニット４９の入力軸５１に伝達され、入力軸５１の回転に伴って直動軸５２が軸方向に変位する。直動軸５２の軸方向変位に伴い、タイロッド５５が押し引きされることで、操舵輪５７に所望の舵角が付与される。一方、ステアリングホイール１０が操作されると、操舵装置２の反力付与モータ６の出力軸１８が回転駆動される。出力軸１８の回転トルクは、減速機構２８により増大されて、ステアリングシャフト５に伝達され、該ステアリングシャフト５を介して、ステアリングホイール１０に操作反力が付与される。換言すれば、ステアリングシステム１に対する電源供給が支障なく行えている通常時には、操舵装置２と転舵装置３とが電気的に接続される。このような、入力部材６４の回転トルクが、出力部材６６に伝達されないモードでは、ステアリングホイール１０の操作量に対する操舵輪５７の舵角を、車両の走行速度などに応じて任意に調節することができる。なお、ステアリングホイール１０に付与する操作反力の大きさは、測定装置８により測定したステアリングホイール１０の操作量などに応じて決定される。

これに対し、電源ケーブルが断線するなどの故障が発生し、ステアリングシステム１への電源供給が行えなくなると、トルク伝達機構４のクラッチ６１が接続されて、入力部材６４の回転トルクが、出力部材６６に伝達される状態に切り換わる。この状態で、運転者がステアリングホイール１０を操作すると、該ステアリングホイール１０の回転は、ステアリングシャフト５からトルク伝達機構４を介して、ステアリングギヤユニット４９の入力軸５１に伝達され、入力軸５１の回転に伴って直動軸５２が軸方向に変位する。直動軸５２の軸方向変位に伴い、タイロッド５５が押し引きされることで、操舵輪５７に所望の舵角が付与される。換言すれば、ステアリングシステム１への電源供給が行えない緊急時には、操舵装置２と転舵装置３とが、トルク伝達機構４により機械的に接続される。

本例のステアリングシステム１は、小型に構成することができるとともに、操舵装置２や転舵装置３への電源供給が停止した場合にも、車両の操舵を行うことできる。

すなわち、本例のステアリングシステム１は、クラッチ６１を備えるトルク伝達機構４により、ステアリングシャフト５のロアシャフト１４と、ステアリングギヤユニット４９の入力軸５１とを、該ロアシャフト１４と該入力軸５１との間でトルクを伝達するモードと伝達しないモードとを切り換え可能に、かつ、機械的に接続している。ステアリングシステム１に対する電源供給が行えなくなると、クラッチ６１が接続されて、ステアリングホイール１０の回転が、ステアリングシャフト５からトルク伝達機構４を介して、ステアリングギヤユニット４９の入力軸５１に伝達される。この結果、ステアリングシステム１に対する電源供給が停止した場合でも、車両の操舵を行うことができる。

また、本例のステアリングシステム１の操舵装置２では、ステアリングシャフト５と、ステアリングホイール１０に付与する操作反力の発生源である反力付与モータ６の出力軸１８とを同軸に配置している。したがって、本例の操舵装置２は、特開２００９−７３３３４号公報に記載の構造のように、１対の電動モータをステアリングシャフトの周囲に配置した構造と比較して、小型に構成することができる。

本例では、反力付与モータ６の動力を、モータ側歯部１９と二段歯車７ａ、７ｂとシャフト側歯部９とからなる減速機構２８により減速してステアリングシャフト５に付与するようにしている。このため、本例の操舵装置２では、特開２００７−５５４５３号公報に記載の構造のように、電動モータの動力をステアリングシャフトに直接付与するダイレクトドライブ方式の構造と比較して、反力付与モータ６を小型化でき、かつ、該反力付与モータ６として、汎用品を使用することができる。

本例の操舵装置２は、反力付与モータ６の出力軸１８のモータ側歯部１９とステアリングシャフト５のシャフト側歯部９との間で動力を伝達する、二段歯車７ａ、７ｂを３個備える。すなわち、反力付与モータ６の動力を、３個の二段歯車７ａ、７ｂに分散してステアリングシャフト５に伝達することができる。したがって、二段歯車を１個だけ備える構造と比較して、二段歯車７ａ、７ｂの１個当たりが伝達するトルクを小さく抑えることができ、その分だけ二段歯車７ａ、７ｂの外径寸法を小さく抑える（二段歯車７ａ、７ｂを構成する歯部を小さくする）ことができる。このため、二段歯車を１個だけ備える構造と比較して、反力付与モータ６の動力を減速してステアリングシャフト５に伝達する減速機構２８の小型化することができる。

さらに、本例では、二段歯車７ａ、７ｂのうちの１個の二段歯車７ａを、付勢機構３１により、ステアリングシャフト５の径方向に関して内側に向けて弾性的に付勢している。これにより、二段歯車７ａの第１の歯部２６とステアリングシャフト５のシャフト側歯部９との噛合部、および、二段歯車７ａの第２の歯部２７と反力付与モータ６のモータ側歯部１９との噛合部のバックラッシュを抑えている。したがって、ステアリングシャフト５を回転させ始める際やステアリングシャフト５の回転方向を変える際に、前記噛合部で歯打ち音が発生するのを防止することができる。

なお、本例では、付勢機構３１により１個の二段歯車７ａを付勢すると、この二段歯車７ａによりステアリングシャフト５および反力付与モータ６の出力軸１８が、付勢機構３１により付勢されない２個の二段歯車７ｂの円周方向中間部に向けて付勢される。これにより、二段歯車７ｂの第１の歯部２６とステアリングシャフト５のシャフト側歯部９との噛合部、および、二段歯車７ｂの第２の歯部２７と反力付与モータ６のモータ側歯部１９の噛合部についてもバックラッシュを抑えることができる。

なお、本例の操舵装置２は、二段歯車７ａ、７ｂを３個備えるが、本発明のステアリングシステムの操舵装置は、電動モータとステアリングシャフトとの間で伝達される動力の大きさなどによっては、二段歯車を１個だけ備えるように構成することもできる。あるいは、本発明のステアリングホイールの反力付与装置は、二段歯車を、２個もしくは４個以上備えるように構成することもできる。

また、本例の操舵装置２は、３個の二段歯車７ａ、７ｂのうちの１個の二段歯車７ａに関してのみ、該二段歯車７ａを、ステアリングシャフト５の径方向に関して内側に向けて弾性的に付勢する付勢機構３１を備える。ステアリングシャフト５を回転させ始める際やステアリングシャフト５の回転方向を変える際に、噛合部での歯打ち音の発生を防止する面からは、本例のように、１個の二段歯車７ａに関してのみ、付勢機構３１を備えれば足りる。ただし、複数個の二段歯車を備える場合、２個以上またはすべての二段歯車に関して、該二段歯車をステアリングシャフトの径方向に関して内側に弾性的に付勢する付勢機構を備えることもできる。

なお、本発明のステアリングシステムは、例えば、運転者のスイッチ操作などにより、ステアリングシャフトとステアリングギヤユニットの入力軸との間で、トルクを機械的に伝達するモードと伝達しないモードとを切り換えるように構成することもできる。

［実施の形態の第２例］
図８〜図１０は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例では、噛合部に存在するバックラッシュを抑えて、ステアリングシャフト５を回転させ始める際やステアリングシャフト５（図１〜図４参照）の回転方向を変える際に、歯打ち音の発生を防止する構造が、実施の形態の第１例に係る付勢機構３１と異なる。

複数個の二段歯車７ｃのうち、歯打ち音の発生を防止するための構造を有する二段歯車７ｃは、第１の部材６８と第２の部材６９とを、トーションバーである中間軸２５ａにより、相対回転可能に連結することにより構成されている。

第１の部材６８は、段付円筒形状を有し、ステアリングシャフト５側（後側。図８および図９の左側）の第１の小径筒部７０と反力付与モータ６側（前側。図８および図９の右側）の第１の大径筒部７１とを、ステアリングシャフト５側に向かうほど小さくなる外径寸法を有する円すい筒部７２により接続してなる。

第１の小径筒部７０は、径方向反対側２箇所位置に、互いに同軸の円孔７３ａを有する。

第１の大径筒部７１は、後側部外周面に、ステアリングシャフト５のシャフト側歯部９と噛合する第１の歯部２６を有し、かつ、中間部外周面に、径方向外方に突出した内径側凸部７４を円周方向に関して等間隔に配置してなる雄ストッパ部７５を有する。さらに、第１の大径筒部７１は、前側部外周面に、軸方向に関して変化しない外径寸法を有する内径側円筒面部７６を備える。内径側円筒面部７６は、雄ストッパ部７５の歯底円直径よりも小さい外径を有し、かつ、雄ストッパ部７５は、シャフト側歯部９の歯底円直径よりも小さい歯先円直径を有する。さらに、第１の大径筒部７１は、前端部を除き、軸方向に関して内径が変化しない単一円筒面状の内周面を有する。

第２の部材６９は、反力付与モータ６側の第２の小径筒部７７とステアリングシャフト５側の第２の大径筒部７８とを、略円輪形状を有する側板部７９により接続してなる。

第２の小径筒部７７は、径方向反対側２箇所位置に、互いに同軸の円孔７３ｂを有する。

第２の大径筒部７８は、軸方向中間部に、径方向外方に突出したフランジ部３７ａを有し、かつ、フランジ部３７ａの外周面に、反力付与モータ６のモータ側歯部１９と噛合する第２の歯部２７を有する。また、第２の大径筒部７８は、前側部内周面に、軸方向に関して変化しない内径寸法を有する外径側円筒面部８０を有し、かつ、後側部内周面に、径方向内方に突出した外径側凸部８１を円周方向に関して等間隔に配置してなる雌ストッパ部８２を有する。外径側円筒面部８０は、雌ストッパ部８２の歯先円直径よりも小さい内径を有する。

中間軸２５ａは、捩れ変形しやすいトーションバーであり、軸方向両端部に、径方向に貫通する貫通孔３８ａを有する。

第１の部材６８と第２の部材６９とは、内径側円筒面部７６に外径側円筒面部８０を、円筒形状を有するカラー８３を介して相対回転可能に外嵌し、かつ、雄ストッパ部７５の内径側凸部７４と雌ストッパ部８２の外径側凸部８１とを円周方向に関するに若干の相対変位を可能に交互に配置することに組み合わされる。なお、カラー８３は、内径側円筒面部７６および外径側円筒面部８０に対する摺動抵抗が小さい材料により構成される。あるいは、カラー８３の代わりに、内径側円筒面部７６と外径側円筒面部８０との間に、ラジアルニードル軸受を配することもできる。また、第１の部材６８と第２の部材６９とを組み合わせた状態で、雄ストッパ部７５の内径側凸部７４の円周方向側面と雌ストッパ部８２の外径側凸部８１の円周方向側面との間には、隙間が存在する。

中間軸２５ａの軸方向両端部は、第１の部材６８の第１の小径筒部７０の内径側および第２の部材６９の第２の小径筒部７７の内径側に挿入されており、かつ、結合ピン８４が、貫通孔３８ａと円孔７３ａ、７３ｂとに掛け渡すように挿入または圧入されている。これにより、第１の部材６８と第２の部材６９とを若干の相対回転を可能に結合している。

二段歯車７ｃは、該二段歯車７ｃによりトルクを伝達していない状態において、中間軸２５ａが捩れ方向の弾力を発揮している。換言すれば、二段歯車７ｃによりトルクを伝達していない状態において、中間軸２５ａに捩れ方向の弾性が付与されている。具体的には、本例では、二段歯車７ｃは、トーションバーである中間軸２５ａを捩れ方向に弾性変形させた状態で、第１の歯部２６をシャフト側歯部９に噛合させ、第２の歯部２７をモータ側歯部１９に噛合させている。

このため、シャフト側歯部９の歯面と第１の歯部２６の歯面とが弾性的に当接し、かつ、モータ側歯部１９の歯面と第２の歯部２７の歯面とが弾性的に当接する。これにより、噛合部でのバックラッシュを抑えることができる。

また、本例では、第１の部材６８の雄ストッパ部７５と第２の部材６９の雌ストッパ部８２とを円周方向の隙間を介して係合させることにより、第１の部材６８と第２の部材６９とが過度に相対回転するのを防止している。すなわち、本例では、雄ストッパ部７５と雌ストッパ部８２との係合部により、第１の歯部２６と第２の歯部２７とが所定角度以上相対回転するのを阻止するストッパ機構８６を構成している。このようなストッパ機構８６により、トーションバーである中間軸２５ａが、捩れ方向に過度に変形することを防止している。

なお、ストッパ機構８６は、本例のように、雄ストッパ部７５と雌ストッパ部８２とを係合させる構造以外にも、たとえば、第１の部材の前端面の周方向に離隔した２箇所位置に配置された第１の凸部と、第２の部材の後端面のうち、周方向に関して第１の凸部の間に配置された第２の凸部との係合により、第１の部材と第２の部材とが過度に相対回転するのを防止する構造、その他の適用可能な公知の構造により構成することができる。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例と同様である。

［実施の形態の第３例］
図１１〜図１４は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例のステアリングシステム１ａでは、トルク伝達機構４ａのクラッチ６１ａの配置態様が、実施の形態の第１例と異なる。

本例では、反力付与モータ６ａの出力軸１８ａは、中実軸により構成されており、出力軸１８ａの先端部は、ステアリングシャフト５ａのロアシャフト１４ａの先端部（前端部）に軸方向の隙間を介して対向している。

本例のトルク伝達機構４ａは、中間歯車８７と、伝達歯車８８とを備える。本例のステアリングシステム１ａは、実施の形態の第１例に係る減速機構２８の二段歯車７ａ、７ｂのうち、１個の二段歯車７ｂを、中間歯車８７に置き換えた如き構造を有する。

すなわち、シャフト側歯部９のうち、付勢機構３１を備える二段歯車７ａの第１の歯部２６が噛合する部分から円周方向に所定方向に所定角度だけ外れた部分に、付勢機構３１を備えない二段歯車７ｂの第１の歯部２６を噛合させるとともに、シャフト側歯部９のうち、二段歯車７ａの第１の歯部２６が噛合する部分から円周方向に所定方向と逆方向に所定角度だけ外れた部分に、中間歯車８７の外周面に全周にわたり存在する中間歯部８９を噛合させている。中間歯車８７は、軸方向両端部をハウジング２０ａに対し支持固定された支持軸９０と、該支持軸９０の軸方向中間部に回転自在に支持され、かつ、外周面にシャフト側歯部９と噛合する中間歯部８９を全周にわたり有する、円輪状の歯車本体９１とを備える。

伝達歯車８８は、外周面に、中間歯車８７の中間歯部８９と噛合する伝達歯部１０３を全周にわたり有するとともに、ステアリングシャフト５ａの中心軸と平行な中心軸を有する。伝達歯部１０３は、シャフト側歯部９の歯数と同じ歯数を有する。

トルク伝達機構４ａは、前端部を、ステアリングギヤユニット４９の入力軸５１の基端部（後端部）に、自在継手６２により、トルクの伝達を可能に接続した中間シャフト６３と、電磁式のクラッチ６１ａとをさらに備える。

本例のクラッチ６１ａは、入力部材６４ａの後端部に、伝達歯車８８を支持固定するとともに、出力部材６６の前端部を、中間シャフト６３の後端部に、自在継手６５により、トルクの伝達を可能に接続している。

本例のステアリングシステム１ａは、実施の形態の第１例のステアリングシステム１に比べて、操舵装置２とクラッチ６１ａとを組み合わせてなる組立体の軸方向寸法を短く抑えることができる。

また、本例では、伝達歯車８８は、中間歯車８７を介してシャフト側歯部９に噛合するとともに、シャフト側歯部９の歯数と同じ歯数を有する。したがって、ステアリングシャフト５ａの回転方向および回転数と、伝達歯車８８の回転方向および回転数を、互いに同じにすることができる。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例と同じである。

［実施の形態の第４例］
図１５は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例のステアリングシステム１ｂは、転舵装置３ａのステアリングギヤユニット４９ａを、ボールねじ式のステアリングギヤユニットにより構成している。

ステアリングギヤユニット４９ａは、入力軸５１ａと、直動軸５２ａと、ボールナット９２と、複数個のボール９３とを備える。

入力軸５１ａは、先端部外周面に、ねじ状のウォーム歯９４を有する。

直動軸５２ａは、ボールねじ軸により構成されており、少なくとも軸方向中間部外周面に、らせん状の内径側ボールねじ溝９５を有する。

ボールナット９２は、外周面に、入力軸５１ａのウォーム歯９４と噛合するホイール歯９６を有するとともに、内周面に、らせん状の外径側ボールねじ溝９７を有する。なお、例えば、ホイール歯９６は、径方向外方に突出するように固設したフランジ部の外周面に形成することができる。あるいは、外周面にホイール歯９６を有する歯車を、内周面に外径側ボールねじ溝９７を有するナット本体と別体に形成し、かつ、前記歯車を前記ナット本体に一体的に回転するように外嵌固定することにより、ボールナット９２を構成することもできる。

ボール９３のそれぞれは、直動軸５２ａの内径側ボールねじ溝９５とボールナット９２の外径側ボールねじ溝９７との間にらせん状に配置されている。なお、ボールナット９２は、内径側ボールねじ溝９５と外径側ボールねじ溝９７との間を移動するボール９３を循環させるための図示しない循環機構を有する。

転舵モータ５０により、減速機５８を介して、入力軸５１ａが回転駆動されると、ウォーム歯９４とホイール歯９６との噛合に基づいて、ボールナット９２が、直動軸５２ａの周囲で回転する。ボールナット９２の回転に伴い、ボール９３のそれぞれが内径側ボールねじ溝９５と外径側ボールねじ溝９７との間を移動すると、直動軸５２ａが車体の幅方向に変位する。これにより、１対のタイロッド５５が押し引きされ、操舵輪５７に舵角が付与される。

本例では、ステアリングギヤユニット４９ａをボールねじ式ステアリングギヤユニットにより構成しているため、実施の形態の第１例に、ステアリングギヤユニット４９をラックアンドピニオン式のステアリングギヤユニットにより構成した構造と比較して静粛性を向上させやすい。すなわち、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットでは、ピニオン歯とラック歯との噛合部で、バックラッシュに基づく異音が発生する可能性がある。本例では、ステアリングギヤユニット４９ａをボールねじ式のステアリングギヤユニットにより構成しているため、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットと比較してバックラッシュを小さく抑えやすく、静粛性を向上させやすい。

また、ステアリングギヤユニット４９ａをボールねじ式のステアリングギヤユニットにより構成しているため、入力軸５１ａの回転量に対する直動軸５２ａの変位量は、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤユニットの入力軸（ピニオン軸）の回転量に対するラック軸の変位量と比較して小さい。換言すれば、直動軸５２ａにより１対のタイロッド５５を押し引きする力を、ラック軸により１対のタイロッド５５を押し引きする力よりも大きくすることができ、転舵モータ５０の出力トルクを小さく抑えることができる。

なお、本例では、入力軸５１ａとボールナット９２との間でトルクを伝達するために、入力軸５１ａのウォーム歯９４とボールナット９２のホイール歯９６とを噛合させている。ただし、これに限らず、かさ歯車同士を噛合させることにより、入力軸５１ａとボールナット９２との間でトルクを伝達するようにしても良い。

また、ステアリングギヤユニットを、内周面に雌ねじ溝を有するナットと、外周面に、雌ねじ溝と螺合する雄ねじ溝を有するねじ軸とを備える、滑りねじ式ステアリングギヤユニットとすることもできる。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例と同様である。

［実施の形態の第５例］
図１６は、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例のステアリングシステム１ｃは、転舵装置３ｂのステアリングギヤユニット４９ｂを、遊星ローラねじ式のステアリングギヤユニットにより構成している。

本例のステアリングギヤユニット４９ｂは、先端部外周面にウォーム歯９４を有する入力軸５１ａと、直動軸５２ｂと、ナット９８と、複数個の遊星ローラ９９とを備える。

直動軸５２ｂは、ねじ軸により構成されており、少なくとも軸方向中間部外周面に、雄ねじ溝１００を有する

ナット９８は、外周面に、入力軸５１ａのウォーム歯９４と噛合するホイール歯９６を有するとともに、内周面に、らせん状の雌ねじ溝１０１を有する。

遊星ローラ９９のそれぞれは、外周面にローラねじ溝１０２を有する。遊星ローラ９９のそれぞれは、ローラねじ溝１０２を、雄ねじ溝１００と雌ねじ溝１０１とに係合させて、ナット９８の内周面と直動軸５２ｂの外周面との間の円筒状空間の複数箇所に、直動軸５２ｂの中心軸を中心とする公転、および、直動軸５２ｂの中心軸と平行な自身の中心軸を中心とする自転を可能に支持されている。

転舵モータ５０により、減速機５８を介して、入力軸５１ａが回転駆動されると、ウォーム歯９４とホイール歯９６との噛合に基づいて、ナット９８が、直動軸５２ｂの周囲で回転する。ナット９８が直動軸５２ｂの周囲で回転すると、雌ねじ溝１０１とローラねじ溝１０２との係合に基づいて、遊星ローラ９９のそれぞれが直動軸５２ｂの周囲で公転しつつ自転する。遊星ローラ９９のそれぞれが直動軸５２ｂの周囲で公転しつつ自転すると、ローラねじ溝１０２と雄ねじ溝１００との係合に基づいて、直動軸５２ｂが車体の幅方向に変位する。これにより、１対のタイロッド５５が押し引きされ、操舵輪５７に舵角が付与される。

本例では、ステアリングギヤユニット４９ｂを、遊星ローラ式のステアリングギヤユニットにより構成している。すなわち、入力軸５１ａの回転に伴って回転するナット９８の回転トルクを、複数個の遊星ローラ９９により、直動軸５２ｂに伝達するようにしている。要するに、ナット９８から直動軸５２ｂへの回転トルクの伝達経路を複数に分散させることができるため、ステアリングギヤユニット４９ｂの耐久性を確保しやすくできる。その他の部分の構成および作用効果については、実施の形態の第１例および第４例と同様である。

上述した実施の形態の第１例〜第５例の構造は、矛盾を生じない限り、適宜組み合わせて実施することができる。例えば、実施の形態の第３例の操舵装置２ａの二段歯車７ａ、７ｂや、実施の形態の第４例および第５例の操舵装置２の二段歯車７ａ、７ｂを、実施の形態の第２例の二段歯車２ｃに変更することができる。また、実施の形態の第３例の転舵装置３のステアリングギヤユニット４９を、実施の形態の第４例のステアリングギヤユニット４９ａ、または、実施の形態の第５例のステアリングギヤユニット４９ｂに変更することができる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃステアリングシステム
２操舵装置
３、３ａ、３ｂ転舵装置
４、４ａトルク伝達機構
５、５ａステアリングシャフト
６、６ａ反力付与モータ
７ａ、７ｂ、７ｃ二段歯車
８測定装置
９シャフト側歯部
１０ステアリングホイール
１１支持部
１２アウタチューブ
１３インナシャフト
１４、１４ａロアシャフト
１５トーションバー
１６ステアリングコラム
１７軸受
１８、１８ａ出力軸
１９モータ側歯部
２０ハウジング
２１前側ハウジング素子
２２転がり軸受
２３ロータ
２４ステータ
２５、２５ａ中間軸
２６第１の歯部
２７第２の歯部
２８減速機構
２９後側ハウジング素子
３０ボルト
３１付勢機構
３２軸部材
３３筒部材
３４ａ、３４ｂ転がり軸受
３５大径部
３６平板部
３７、３７ａフランジ部
３８、３８ａ貫通孔
３９ガイド孔
４０ねじ孔
４１円孔
４２支持部材
４３軸部
４４頭部
４５雄ねじ部
４６座面
４７弾性部材
４８ａ、４８ｂエンコーダ
４９、４９ａ、４９ｂステアリングギヤユニット
５０転舵モータ
５１、５１ａ入力軸
５２、５２ａ、５２ｂ直動軸
５３ピニオン歯
５４ラック歯
５５タイロッド
５６ナックルアーム
５７操舵輪
５８減速機
５９ウォーム
６０ウォームホイール
６１、６１ａクラッチ
６２自在継手
６３中間シャフト
６４、６４ａ入力部材
６５自在継手
６６出力部材
６７制御器
６８第１の部材
６９第２の部材
７０第１の小径筒部
７１第１の大径筒部
７２円すい筒部
７３ａ、７３ｂ円孔
７４内径側凸部
７５雄ストッパ部
７６内径側円筒面部
７７第２の小径筒部
７８第２の大径筒部
７９側板部
８０外径側円筒面部
８１外径側凸部
８２雌ストッパ部
８３カラー
８４結合ピン
８６ストッパ機構
８７中間歯車
８８伝達歯車
８９中間歯部
９０支持軸
９１歯車本体
９２ボールナット
９３ボール
９４ウォーム歯
９５内径側ボールねじ溝
９６ホイール歯
９７外径側ボールねじ溝
９８ナット
９９遊星ローラ
１００雄ねじ溝
１０１雌ねじ溝
１０２ローラねじ溝
１０３伝達歯部
１０４ラジアルニードル軸受

Claims

シャフト側歯部、およびステアリングホイールが支持される支持部を有するステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトと同軸に配置された出力軸、および該出力軸の先端部に配されたモータ側歯部を有する反力付与モータと、前記ステアリングシャフトと平行に配置された中間軸、該中間軸に配され、かつ、前記シャフト側歯部と噛合する第１の歯部、および該中間軸のうちで該第１の歯部よりも前記反力付与モータ側の部分に配され、かつ、前記モータ側歯部と噛合する第２の歯部を有する少なくとも１個の二段歯車と、前記ステアリングホイールの操作量を測定する測定装置とを含む操舵装置と、
入力軸、および該入力軸の回転に伴って、自身の軸方向に変位する直動軸を有するステアリングギヤユニットと、前記測定装置の出力信号に基づいて、前記入力軸を直接または減速機を介して回転駆動する転舵モータとを含む転舵装置と、
前記ステアリングシャフトと前記入力軸とを、該ステアリングシャフトと該入力軸との間で、トルクを機械的に伝達するモードと伝達しないモードとを切り換え可能に接続するトルク伝達機構とを備える、
ステアリングシステム。
前記少なくとも１個の二段歯車は、複数個の二段歯車により構成される、請求項１に記載のステアリングシステム。
前記トルク伝達機構が、前記操舵装置と前記転舵装置との少なくとも一方への電源供給が停止した場合に、前記ステアリングシャフトと前記入力軸との間でトルクを機械的に伝達するモードに切り換わり、前記操舵装置と前記転舵装置との両方に電源が供給されている場合に、前記ステアリングシャフトと前記入力軸との間でトルクを機械的に伝達しないモードに切り換わる、請求項１または２に記載のステアリングシステム。
前記出力軸が、前記ステアリングシャフトの周囲に、該ステアリングシャフトに対する相対回転を自在に支持された中空軸により構成されており、
前記トルク伝達機構が、前記入力軸にトルクの伝達を可能に接続された中間シャフト、および、前記ステアリングシャフトと前記入力軸との間でのトルクの機械的な伝達方向に関して、前記ステアリングシャフトと前記中間シャフトとの間に配置されたクラッチをさらに含む、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のステアリングシステム。
前記トルク伝達機構が、前記シャフト側歯部と噛合する中間歯車、該中間歯車と噛合する伝達歯車、前記入力軸にトルクの伝達を可能に接続された中間シャフト、および、前記ステアリングシャフトと前記入力軸との間でのトルクの機械的な伝達方向に関して、前記伝達歯車と前記中間シャフトとの間に配置されたクラッチをさらに含む、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のステアリングシステム。
前記伝達歯車が、前記シャフト側歯部の歯数と同じ歯数を有する、請求項５に記載のステアリングシステム。
前記少なくとも1個の二段歯車を、前記ステアリングシャフトの径方向に関して内側に向けて付勢する付勢機構をさらに備える、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載のステアリングシステム。
前記中間軸がトーションバーであり、
前記少なくとも1個の二段歯車によりトルクを伝達していない状態において、前記中間軸が捩れ方向の弾力を発揮している、請求項１〜６のいずれか１項に記載のステアリングシステム。
前記少なくとも1個の二段歯車が、前記第１の歯部と前記第２の歯部とが所定角度以上相対回転することを阻止するストッパ機構をさらに有する、請求項８に記載のステアリングシステム。
前記入力軸が、ピニオン歯を有するピニオン軸により構成されており、
前記直動軸が、前記ピニオン歯と噛合するラック歯を有するラック軸により構成されている、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載のステアリングシステム。
前記直動軸が、外周面に内径側ボールねじ溝を有するボールねじ軸により構成されており、
前記ステアリングギヤユニットが、前記入力軸の回転に伴って回転し、かつ、内周面に外径側ボールねじ溝を有するボールナットと、前記内径側ボールねじ溝と前記外径側ボールねじ溝との間に転動自在に配置された複数個のボールとをさらに含む、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載のステアリングシステム。
前記直動軸が、外周面にらせん状の雄ねじ溝を有するねじ軸により構成されており、
前記ステアリングギヤユニットが、前記入力軸の回転に伴って回転し、かつ、内周面にらせん状の雌ねじ溝を有するナットと、前記直動軸の中心軸を中心とする公転および前記直動軸の中心軸と平行に配置された自身の中心軸を中心とする自転を可能に配置され、かつ、外周面に、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝とに係合するローラねじ溝を有する複数個の遊星ローラとをさらに含む、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載のステアリングシステム。