(57)【要約】【課題】ボール減速機を備える可変式ステアリング機構の軸方向長さが長くなることを抑制して、車両搭載性を維持することができる可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置を提供する。【解決手段】ロック機構８０は、中間回転筒２０の外周面に対向する位置に配置され、入力軸１８の中心軸αに対して直交して直線移動可能なプランジャ８４と、プランジャ８４を摺動自在に支持するすべり軸受８５と、プランジャ８４に電磁力を作用させる電磁コイル８６と、を有するソレノイド８１を備え、中間回転筒２０の外周面には、プランジャ８４の先端部が係合することにより中間回転筒２０の回転を阻止する係合部５３が設けられ、中間回転筒２０の回転力がすべり軸受８５によって受けられる。【選択図】図４
2010188876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの回転に伴って回転する入力軸と、
前記入力軸と同心、且つ相対回転自在に支持され操舵輪に舵角を付与する出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸と同心、且つ相対回転可能とされて前記入力軸と前記出力軸との間に支持される中間回転筒と、
前記中間回転筒を回転駆動する回転駆動手段と、
前記入力軸と前記出力軸と平行、且つ偏心した中心軸を中心として回転可能とされて前記中間回転筒に支持される回転伝達部材と、
前記入力軸と前記回転伝達部材間に配置される第１回転伝達手段と、
前記回転伝達部材と前記出力軸間に配置される第２回転伝達手段と、を有するボール減速機を備える可変式ステアリング機構であって、
前記中間回転筒の回転を阻止するロック機構を備え、
前記ロック機構は、前記中間回転筒の外周面に対向する位置に配置され、前記入力軸の中心軸に対して直交して直線移動可能なプランジャと、前記プランジャを摺動自在に支持するすべり軸受と、前記プランジャに電磁力を作用させる電磁コイルと、を有するソレノイドを備え、
前記中間回転筒の外周面には、前記プランジャの先端部が係合することにより前記中間回転筒の回転を阻止する係合部が設けられ、
前記中間回転筒の回転力が前記すべり軸受によって受けられることを特徴とする可変式ステアリング機構。
【請求項２】
前記中間回転筒の回転を検出するモータレゾルバを収容する第１ハウジングと、
前記回転駆動手段と前記出力軸に伝達されるトルクを測定するトルクセンサとを収容する第２ハウジングと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の可変式ステアリング機構。
【請求項３】
前記ソレノイドの作動時に、前記プランジャと、前記プランジャが接触する前記電磁コイル又はハウジングの接触部との間にダンパが設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変式ステアリング機構。
【請求項４】
前記ロック機構は、前記可変式ステアリング機構の軸方向において、前記モータレゾルバのステータと前記回転駆動手段のステータとの間に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可変式ステアリング機構。
【請求項５】
前記ロック機構は、前記プランジャの中心軸が車両に対して略垂直方向に向けられ、且つ前記プランジャが前記ソレノイドから下方に突出するようにステアリングコラム側に配置された状態で、車両に搭載されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の可変式ステアリング機構。
【請求項６】
ステアリングホイールの回転に伴って回転する入力軸と、
前記入力軸と同心、且つ相対回転自在に支持され操舵輪に舵角を付与する出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸と同心、且つ相対回転可能とされて前記入力軸と前記出力軸との間に支持される中間回転筒と、
前記中間回転筒を回転駆動する回転駆動手段と、
前記入力軸と前記出力軸と平行、且つ偏心した中心軸を中心として回転可能とされて前記中間回転筒に支持される回転伝達部材と、
前記入力軸と前記回転伝達部材間に配置される第１回転伝達手段と、
前記回転伝達部材と前記出力軸間に配置される第２回転伝達手段と、を有するボール減速機を備える可変式ステアリング機構であって、
前記中間回転筒の回転を阻止するロック機構を備え、
前記ロック機構は、前記入力軸の中心軸に対して直交して設けられる支持軸と、前記支持軸により揺動自在に支持される揺動レバーと、前記揺動レバーの一端に回転自在に連結されるソレノイドと、を備え、
前記中間回転筒の外周面又は軸方向端面には、前記揺動レバーの他端が係合することにより前記中間回転筒の回転を阻止する係合部が設けられ、
前記中間回転筒の回転力が前記支持軸によって受けられることを特徴とする可変式ステアリング機構。
【請求項７】
前記中間回転筒の回転を検出するモータレゾルバを収容する第１ハウジングと、
前記回転駆動手段と前記出力軸に伝達されるトルクを測定するトルクセンサとを収容する第２ハウジングと、を備えることを特徴とする請求項６に記載の可変式ステアリング機構。
【請求項８】
前記ソレノイドの作動時に、前記プランジャと、前記プランジャが接触する電磁コイル又はハウジングの接触部との間にダンパが配設されることを特徴とする請求項６又は７に記載の可変式ステアリング機構。
【請求項９】
前記ロック機構は、組立品であり、ハウジングの所定位置に組み付け可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の可変式ステアリング機構。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の可変式ステアリング機構を備えることを特徴とする舵角可変式ステアリング装置。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれかに記載の可変式ステアリング機構と、
電動モータによって舵角補助力を付与する電動パワーステアリング装置と、を備えることを特徴とする舵角可変式ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置に関し、より詳細には、非常時に操舵を確保可能とするロック機構を備えると共に、ステアリングホイールの操作量と操舵輪に付与される舵角との関係を調節可能な可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のステアリング装置は、運転者がステアリングホイールの操作に基づいてステアリングシャフトを回転させると、この回転は、自在継手及び中間シャフトを介してステアリングギヤに伝達され、左右一対のタイロッドを押し引きして、操舵輪に舵角を付与する。この様なステアリング装置では、ステアリングホイールの操舵角が小さい場合には、操舵量に比べて舵角の変化量を少なく抑え、操舵角が大きくなると操舵量に比べて舵角の変化量を大きくする、あるいは、車速に応じて操舵量と舵角との変化量の関係を変える、所謂、舵角可変式ステアリング装置が従来から一般的に使用されている。そして、このような操舵量と舵角との関係を変化させる従来の機構としては、ボール減速機を用いた伝達比可変機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、運転手がイグニッションスイッチのオフ操作を行った際や、システム停止などの非常時に操舵を確実に確保するため、入力軸とモータ軸とをロックすることが可能なロック機構を備えた伝達比可変操舵装置が開示されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２０１５３号公報
【特許文献２】特開２００６−２３１９３５号公報
【特許文献３】特許第３９２６６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２、３に記載の伝達比可変操舵装置は、ロック機構をステアリング系に取り付けるとコラムユニットの軸方向長さが長くなり、車両搭載性が悪くなる問題があった。特に、上記特許文献３に記載の伝達比可変操舵装置は、ロック機構の周囲にロック機構を制御するための電気回路が配設されているので、更に車両搭載性に影響を及ぼす可能性があった。
【０００６】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ボール減速機を備える可変式ステアリング機構の軸方向長さが長くなることを抑制して、車両搭載性を維持することができる可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）ステアリングホイールの回転に伴って回転する入力軸と、入力軸と同心、且つ相対回転自在に支持され操舵輪に舵角を付与する出力軸と、入力軸と出力軸と同心、且つ相対回転可能とされて入力軸と出力軸との間に支持される中間回転筒と、中間回転筒を回転駆動する回転駆動手段と、入力軸と出力軸と平行、且つ偏心した中心軸を中心として回転可能とされて中間回転筒に支持される回転伝達部材と、入力軸と回転伝達部材間に配置される第１回転伝達手段と、回転伝達部材と出力軸間に配置される第２回転伝達手段と、を有するボール減速機を備える可変式ステアリング機構であって、中間回転筒の回転を阻止するロック機構を備え、ロック機構は、中間回転筒の外周面に対向する位置に配置され、入力軸の中心軸に対して直交して直線移動可能なプランジャと、プランジャを摺動自在に支持するすべり軸受と、プランジャに電磁力を作用させる電磁コイルと、を有するソレノイドを備え、中間回転筒の外周面には、プランジャの先端部が係合することにより中間回転筒の回転を阻止する係合部が設けられ、中間回転筒の回転力がすべり軸受によって受けられることを特徴とする可変式ステアリング機構。
（２）中間回転筒の回転を検出するモータレゾルバを収容する第１ハウジングと、回転駆動手段と出力軸に伝達されるトルクを測定するトルクセンサとを収容する第２ハウジングと、を備えることを特徴とする（１）に記載の可変式ステアリング機構。
（３）ソレノイドの作動時に、プランジャと、プランジャが接触する電磁コイル又はハウジングの接触部との間にダンパが設けられることを特徴とする（１）又は（２）に記載の可変式ステアリング機構。
（４）ロック機構は、可変式ステアリング機構の軸方向において、モータレゾルバのステータと回転駆動手段のステータとの間に設けられることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の可変式ステアリング機構。
（５）ロック機構は、プランジャの中心軸が車両に対して略垂直方向に向けられ、且つプランジャがソレノイドから下方に突出するようにステアリングコラム側に配置された状態で、車両に搭載されることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の可変式ステアリング機構。
（６）ステアリングホイールの回転に伴って回転する入力軸と、入力軸と同心、且つ相対回転自在に支持され操舵輪に舵角を付与する出力軸と、入力軸と出力軸と同心、且つ相対回転可能とされて入力軸と出力軸との間に支持される中間回転筒と、中間回転筒を回転駆動する回転駆動手段と、入力軸と出力軸と平行、且つ偏心した中心軸を中心として回転可能とされて中間回転筒に支持される回転伝達部材と、入力軸と回転伝達部材間に配置される第１回転伝達手段と、回転伝達部材と出力軸間に配置される第２回転伝達手段と、を有するボール減速機を備える可変式ステアリング機構であって、中間回転筒の回転を阻止するロック機構を備え、ロック機構は、入力軸の中心軸に対して直交して設けられる支持軸と、支持軸により揺動自在に支持される揺動レバーと、揺動レバーの一端に回転自在に連結されるソレノイドと、を備え、中間回転筒の外周面又は軸方向端面には、揺動レバーの他端が係合することにより中間回転筒の回転を阻止する係合部が設けられ、中間回転筒の回転力が支持軸によって受けられることを特徴とする可変式ステアリング機構。
（７）中間回転筒の回転を検出するモータレゾルバを収容する第１ハウジングと、回転駆動手段と出力軸に伝達されるトルクを測定するトルクセンサとを収容する第２ハウジングと、を備えることを特徴とする（６）に記載の可変式ステアリング機構。
（８）ソレノイドの作動時に、プランジャと、プランジャが接触する電磁コイル又はハウジングの接触部との間にダンパが配設されることを特徴とする請求項６又は７に記載の可変式ステアリング機構。
（９）ロック機構は、組立品であり、ハウジングの所定位置に組み付け可能であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の可変式ステアリング機構。
（１０）（１）〜（８）のいずれかに記載の可変式ステアリング機構を備えることを特徴とする舵角可変式ステアリング装置。
（１１）（１）〜（８）のいずれかに記載の可変式ステアリング機構と、電動モータによって舵角補助力を付与する電動パワーステアリング装置と、を備えることを特徴とする舵角可変式ステアリング装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の可変式ステアリング機構によれば、中間回転筒の回転を阻止するロック機構は、中間回転筒の外周面に対向する位置に配置され、入力軸の中心軸に対して直交して直線移動可能なプランジャと、プランジャを摺動自在に支持するすべり軸受と、プランジャに電磁力を作用させる電磁コイルと、を有するソレノイドを備え、中間回転筒の外周面には、プランジャの先端部が係合することにより中間回転筒の回転を阻止する係合部が設けられるため、ロック機構を設けたとしても、可変式ステアリング機構の軸方向長さが長くなるのを抑制することができ、車両搭載性を維持することができる。また、中間回転筒の回転力がすべり軸受によって受けられるので、ロック機構の耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る可変式ステアリング機構の第１実施形態を搭載する舵角可変式ステアリング装置を説明するための一部分解斜視図である。
【図２】図１に示す舵角可変式ステアリング装置をステアリングシャフトの軸方向から見た図である。
【図３】図１に示す舵角可変式ステアリング装置の一部切欠側面図である。
【図４】図３に示す舵角可変式ステアリング装置の要部拡大断面図である。
【図５】図４に示すロック機構がロック状態の要部拡大断面図である。
【図６】図４に示すロック機構が非ロック状態の要部拡大断面図である。
【図７】本発明に係る可変式ステアリング機構の第２実施形態を搭載する舵角可変式ステアリング装置を説明するための一部分解斜視図である。
【図８】図７に示す舵角可変式ステアリング装置の一部切欠側面図である。
【図９】図８に示す舵角可変式ステアリング装置の要部拡大断面図である。
【図１０】図９に示すロック機構が非ロック状態の要部拡大断面図である。
【図１１】本発明に係る可変式ステアリング機構の第３実施形態を説明するための要部拡大断面図である。
【図１２】図１１に示すロック機構が非ロック状態の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
まず、図１〜図６を参照して、本発明に係る可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置の第１実施形態について説明する。
【００１２】
本実施形態の舵角可変式ステアリング装置１０は、図１〜図４に示すように、ステアリングコラム１３に支持されて、一端が不図示のステアリングホイールに連結され、運転者の操作に基づいて回転するステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２の回転を減速して出力するボール減速機１４と、電動モータ１５を動力源として操舵補助し、ＥＰＳ出力軸１７を回転させる電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ））１６と、を備え、ハウジング２７に収容されてコラム側に配置される。なお、本実施形態の可変式ステアリング機構は、上記ボール減速機１４、電動パワーステアリング装置１６、及び後述するロック機構８０により構成される。
【００１３】
ＥＰＳ出力軸１７の回転は、自在継手及び中間シャフトを介して、一対のタイロッドを直線移動させて操舵輪に舵角を付与するステアリングギヤに伝達される。また、ハウジング２７は、図４に示すように、ステアリングホイール側から上部ハウジング２７Ａ、中間ハウジング２７Ｂ、及び下部ハウジング２７Ｃの３つのハウジングから構成され、それらが互いに一体的に結合されている。
【００１４】
図４に示すように、ボール減速機１４は、入力軸１８と、出力軸１９と、中間回転筒２０と、回転駆動手段である電動モータ２１と、回転伝達部材である偏心プレート２２と、第１回転伝達手段である第１ボール変速機構２３と、第２回転伝達手段である第２ボール変速機構２４と、を備える。
【００１５】
入力軸１８は、ステアリングシャフト１２の下端部とスプライン嵌合して結合されており、ステアリングホイールの回転に伴って回転する。入力軸１８の回転角度は、ステアリングコラム１３の一端部に設置される不図示の入力側回転角センサにより検出される。また、出力軸１９は、入力軸１８と同心、且つ相対回転自在にハウジング２７（中間ハウジング２７Ｂ）内に支持される。なお、本実施形態では、入力軸１８とステアリングシャフト１２とはスプライン嵌合されているが、ステアリングの機能に障害を与えなければ、その結合方法に限定はない。
【００１６】
中間回転筒２０は、入力軸１８及び出力軸１９の外周面にそれぞれ装着される転がり軸受３０，３１に外嵌し、軸方向で入力軸１８から出力軸１９にかけて跨るように配置される。即ち、中間回転筒２０は、入力軸１８及び出力軸１９を内包するように転がり軸受３０，３１によって回転自在に支持され、入力軸１８及び出力軸１９と同心、且つ、相対回転可能にハウジング２７内に収容される。なお、中間回転筒２０と入力軸１８及び出力軸１９の同心とは、回転中間筒２０の外周面を基準とする。
【００１７】
中間回転筒２０は、中間ハウジング２７Ｂ内に設置される電動モータ２１により、所望の回転方向及び回転速度で回転駆動される。具体的には、中間回転筒２０の外周面にロータ３２が設けられ、ロータ３２と対向する中間ハウジング２７Ｂの内周面にステータ３３が設けられる。
【００１８】
また、中間回転筒２０の一端側（図４において右側）外周面と上部ハウジング２７Ａの内周面との間には、中間回転筒２０の回転を検出する制御用回転角センサ３４が配設される。この制御用回転角センサ３４は、モータレゾルバであり、中間回転筒２０の外周面に設けられるロータ３４ａと、上部ハウジング２７Ａの内周面に設けられるステータ３４ｂと、を備える。そして、制御用回転角センサ３４が検出する中間回転筒２０の回転角検出信号に基づいて中間回転筒２０の回転方向及び回転速度が不図示の制御装置によって制御される。
【００１９】
中間回転筒２０の中間部（入力軸１８と出力軸１９との間）の肉厚は、円周方向に関して漸次変化させている。従って、この中間部の内周面の中心軸βは、入力軸１８及び出力軸１９の中心軸αに対し偏心している。偏心した中間部の内径側には、偏心プレート２２が深溝玉軸受等の転がり軸受３５によって回転自在に支持される。即ち、偏心プレート２２は、入力軸１８及び出力軸１９と平行、且つ入力軸１８及び出力軸１９に対し偏心した中心軸βを中心として回転可能とされて、中間回転筒２０の内径側に支持される。
【００２０】
図４に示すように、偏心プレート２２の軸方向側面と入力軸１８との間には第１ボール変速機構２３が設置され、偏心プレート２２の軸方向側面と出力軸１９との間には第２ボール変速機構２４が設置される。そして、第１ボール変速機構２３は入力軸１８から偏心プレート２２に、第２ボール変速機構２４は偏心プレート２２から出力軸１９に、それぞれ回転を減速しつつ伝達する。入力軸１８と出力軸１９との間の回転速度比は、電動モータ２１によって偏心プレート２２の回転方向及び回転速度を調節することにより調節可能である。
【００２１】
第１ボール変速機構２３は、入力軸１８の偏心プレート２２に対向する端面に形成される入力軸側案内溝４０と、偏心プレート２２の入力軸１８に対向する端面に形成される偏心プレート入力側案内溝４１と、入力軸側案内溝４０及び偏心プレート入力側案内溝４１間に転動自在に配設される複数の入力側ボール４２と、を有する。複数の入力側ボール４２は、不図示の保持器によって保持される。
【００２２】
これら両案内溝４０、４１のピッチ円直径は互いに同じである。また、入力軸側案内溝４０のピッチ円の中心は、入力軸１８の中心軸α上に存在し、偏心プレート入力側案内溝４１のピッチ円の中心は、偏心プレート２２の中心軸β上に存在する。
【００２３】
入力軸側案内溝４０の形状はエピサイクロイド形状であり、偏心プレート入力側案内溝４１の形状はハイポサイクロイド形状となっている。なお、入力軸側案内溝４０の形状と偏心プレート入力側案内溝４１の形状は、互いに逆であってもよい。
【００２４】
エピサイクロイド形状の案内溝の波数は、ハイポサイクロイド形状の案内溝の波数よりも２個だけ少なく、入力側ボール４２の数は、ハイポサイクロイド形状の案内溝の波数より１個だけ少ない。即ち、ハイポサイクロイド形状である偏心プレート入力側案内溝４１の波数をＮとしたとき、エピサイクロイド形状である入力軸側案内溝４０の波数は「Ｎ−２」、入力側ボール４２の数は「Ｎ−１」となる。
【００２５】
また、第２ボール変速機構２４は、出力軸１９の偏心プレート２２に対向する端面に形成される出力軸側案内溝４４と、偏心プレート２２の出力軸１９に対向する端面に形成される偏心プレート出力側案内溝４５と、出力軸側案内溝４４及び偏心プレート出力側案内溝４５間に転動自在に配設される複数の出力側ボール４６と、を有する。複数の出力側ボール４６は、不図示の保持器によって保持される。
【００２６】
これら両案内溝４４、４５のピッチ円直径は互いに同じである。また、出力軸側案内溝４４のピッチ円の中心は、出力軸１９の中心軸α上に存在し、偏心プレート出力側案内溝４５のピッチ円の中心は、偏心プレート２２の中心軸β上に存在する。
【００２７】
出力軸側案内溝４４の形状はエピサイクロイド形状であり、偏心プレート出力側案内溝４５の形状はハイポサイクロイド形状となっている。なお、出力軸側案内溝４４の形状と偏心プレート出力側案内溝４５の形状は、互いに逆であってもよい。
【００２８】
エピサイクロイド形状の案内溝の波数は、ハイポサイクロイド形状の案内溝の波数よりも２個だけ少なく、出力側ボール４６の数は、ハイポサイクロイド形状の案内溝の波数より１個だけ少ない。即ち、ハイポサイクロイド形状である偏心プレート出力側案内溝４５の波数をＭとしたとき、エピサイクロイド形状である出力軸側案内溝４４の波数は「Ｍ−２」、出力側ボール４６の数は「Ｍ−１」となる。偏心プレート入力側案内溝４１の波数Ｎと、偏心プレート出力側案内溝４５の波数Ｍとは、互いに異ならせている（Ｎ≠Ｍ）。
【００２９】
出力軸１９の入力軸１８側の一端には、段部３７を有する小径軸部３６が形成されており、この小径軸部３６は、入力軸１８に設けられる嵌合穴４３に嵌合される。また、小径軸部３６の外周面と入力軸１８の内周面との間には、すべり軸受３９が設けられており、入力軸１８と出力軸１９との同心性が厳密に確保される。
【００３０】
嵌合穴４３から突出する小径軸部３６には円環部材４７が装着されており、この円環部材４７は、小径軸部３６の先端に設けられる不図示の雄ねじと螺合する締結部材であるナット４８によって段部３７に固定される。これにより、ボール減速機１４に定位置予圧による予圧が付与されるので、ボール減速機１４内部のがたつきが抑えられて動力伝達性能が維持される。なお、ボール減速機１４に付与する予圧は、定圧予圧であってもよい。
【００３１】
パワーステアリング装置１６は、図４に示すように、電動モータ１５によりＥＰＳ出力軸１７に操舵補助力（アシスト力）を付与自在とすると共に、このＥＰＳ出力軸１７で伝達されるトルクを測定して、電動モータ１５への通電量を調節し、操舵補助力を適正に調節する。
【００３２】
ＥＰＳ出力軸１７は、円管状の外筒６８と、外筒６８内に挿入されるトーションバー６９とから構成される。トーションバー６９の外筒６８から後方に突出する後端部（図４中右端部）は、ボール減速機１４の出力軸１９にスプライン結合される。従って、トーションバー６９の後端部は、出力軸１９と共に一体回転する。一方、トーションバー６９の前端部（図４中左端部）は、外筒６８の前端部にピン７１によって結合固定される。従って、トーションバー６９の前端部は、外筒６８と共に一体回転する。
【００３３】
また、外筒６８の中間部には、ウォームホイール７２が外嵌固定されており、このウォームホイール７２は、電動モータ１５の出力軸に固定される不図示のウォームと噛合して電動モータ１５の駆動力を外筒６８に伝達させる。
【００３４】
また、出力軸１９及び外筒６８の外周には、中間ハウジング２７Ｂに収容されるレゾルバなどの一対の回転角センサ７４，７５が配置されており、ＥＰＳ出力軸１７で伝達されるトルクを測定する。
【００３５】
回転角センサ７４は、出力軸１９の外周面に設けられるロータ７４ａと、中間ハウジング２７Ｂの内周面に設けられるステータ７４ｂと、を備え、回転角センサ７５は、外筒６８の外周面に設けられるロータ７５ａと、中間ハウジング２７Ｂの内周面に設けられるステータ７５ｂと、を備える。そして、両回転角センサ７４，７５の出力信号の位相は、トーションバー６９の捩れ角度分だけずれるので、両回転角センサ７４，７５の出力信号の位相のずれに基づいて、ＥＰＳ出力軸１７で伝達されるトルクが求められる。即ち、回転角センサ７４，７５は、ＥＰＳ出力軸１７（外筒６８）の回転角度を検出する舵角センサとして機能すると共に、トルクセンサとして機能する。
【００３６】
このように構成された舵角可変式ステアリング装置１０では、中間回転筒２０を介して組み合わされる第１ボール変速機構２３と第２ボール変速機構２４とからなるボール減速機１４を備えているので、電動モータ２１で中間回転筒２０の回転を制御することによって、入力軸１８と出力軸１９との回転速度比（相対角）を自由に変更して、入力軸１８から出力軸１９へトルクが伝達される。
【００３７】
また、電動パワーステアリング装置１６は、一対の回転角センサ７４，７５によって測定されるＥＰＳ出力軸１７で伝達されるトルクの測定値に基づいて、電動モータ１５への通電量を制御し、ＥＰＳ出力軸１７に操舵補助力（アシスト力）を付与する。
【００３８】
そして、本実施形態では、図４〜図６に示すように、中間回転筒２０の外周面に、複数（本実施形態では５個）の係合凹部（係合部）５３が周方向に所定の間隔を存して形成されており、この係合凹部５３に径方向で対向する中間ハウジング２７Ｂの外側面には、中間回転筒２０の回転を阻止するロック機構８０が設けられる。
【００３９】
ロック機構８０は、ソレノイド８１を備えており、このソレノイド８１は、中間ハウジング２７Ｂの外側面に固定されるベース部８２と、ベース部８２に固定されるカバー部８３と、中間回転筒２０の係合凹部５３に対向する位置に配置され、入力軸１８の中心軸αに対して直交して直線移動可能なプランジャ８４と、ベース部８２の円筒部８２ａ内に固定され、プランジャ８４を摺動自在に支持するすべり軸受８５，８５と、カバー部８３内に固定され、プランジャ８４に電磁力を作用させる電磁コイル８６と、カバー部８３の円筒部８３ａ内に配置され、プランジャ８４を突出方向（中間回転筒２０方向）に常時付勢する圧縮コイルバネ８７と、プランジャ８４と電磁コイル８６との間に設けられ、プランジャ８４が電磁コイル８６に接触したときの接触音を防止するダンパ８８と、を備える。
【００４０】
そして、ロック機構８０では、電磁コイル８６への通電が遮断されると、圧縮コイルバネ８７の付勢力によりプランジャ８４が突出して、プランジャ８４の先端部が係合凹部５３に係合して中間回転筒２０の回転が規制される（ロック状態、図５参照）。また、電磁コイル８６に通電されると、圧縮コイルバネ８７の付勢力に抗してプランジャ８４を引き込み、プランジャ８４と係合凹部５３との係合が解除されて中間回転筒２０の回転が許容される（非ロック状態、図６参照）。なお、ロック機構８０は、電動モータ２１の故障時などに中間回転筒２０の回転を規制して、入力軸１８から出力軸１９にトルク伝達を可能とする必要最小限の機能（フェールセーフ）を確保すると共に、イグニッション・オフ時に中間回転筒２０の回転を規制するものである。
【００４１】
また、本実施形態では、図４に示すように、ロック機構８０は、プランジャ８４が入力軸１８の中心軸αに対して直交する方向に沿って配置されるように、中間ハウジング２７Ｂの外周面に固定される。これにより、舵角可変式ステアリング装置１０の軸方向長さが長くなることはないので、車両搭載性が維持される。
【００４２】
また、本実施形態では、図５に示すように、プランジャ８４とすべり軸受８５との径方向隙間Ｃ１は、プランジャ８４と電磁コイル８６との径方向隙間Ｃ２より小さく設定される。これにより、中間回転筒２０の係合凹部５３にプランジャ８４が係合したとき、中間回転筒２０の回転力がすべり軸受８５によって受けられる。このため、ロック時に電磁コイル８６に荷重が作用することがないので、ロック機構８０の耐久性を向上することが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態では、図４に示すように、上部ハウジング２７Ａ内に制御用回転角センサ３４が収容され、中間ハウジング２７Ｂ内に電動モータ２１及び一対の回転角センサ７４，７５が収容される。これにより、制御用回転角センサ３４、電動モータ２１、及び一対の回転角センサ７４，７５を、少ない分割数（本実施形態では３分割）のハウジング２７に組み付けることができるので、部品点数及び組立工数が削減され、舵角可変式ステアリング装置１０の製造コストを低減することが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態では、図４に示すように、ロック機構８０は、入力軸１８の軸方向において、制御用回転角センサ３４のステータ３４ｂと電動モータ２１のステータ３３との間に設けられる。これにより、舵角可変式ステアリング装置１０の軸方向長さが長くなることはないので、車両搭載性が維持される。
【００４５】
また、本実施形態では、ロック機構８０は、プランジャ８４の中心軸が車両に対して略垂直方向に向けられ、且つプランジャ８４がソレノイド８１から下方に突出するようにステアリングコラム１３側に配置された状態で車両に搭載される。これにより、万一、ソレノイド８１が故障したとしても、プランジャ８４が重力により落下して係合凹部５３に係合するので、中間回転筒２０の回転が確実に規制される。
【００４６】
また、本実施形態では、ロック機構８０は、図１に示すように、組立品であり、ユニットで中間ハウジング２７Ｂの外周面に組み込まれた後、中間ハウジング２７Ｂの外周面にボルト８９，８９により締結される。これにより、ロック機構８０の組付け性が向上するので、製造コストの低減が可能となる。また、ユニット交換することができるので、ロック機構８０の交換が容易となる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置１０によれば、ロック機構８０は、中間回転筒２０の外周面に対向する位置に配置され、入力軸１８の中心軸αに対して直交して直線移動可能なプランジャ８４と、プランジャ８４を摺動自在に支持するすべり軸受８５と、プランジャ８４に電磁力を作用させる電磁コイル８６と、を有するソレノイド８１を備え、中間回転筒２０の外周面には、プランジャ８４の先端部が係合することにより中間回転筒２０の回転を阻止する係合凹部５３が設けられるため、ロック機構８０を設けたとしても、舵角可変式ステアリング装置１０の軸方向長さが長くなるのを抑制することができ、車両搭載性を維持することができる。また、中間回転筒２０の回転力がすべり軸受８５によって受けられるので、ロック機構８０の耐久性を向上することができ、舵角可変式ステアリング装置１０の信頼性を向上することができる。
【００４８】
また、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置１０によれば、中間回転筒２０の回転を検出する制御用回転角センサ３４を収容する上部ハウジング２７Ａと、電動モータ２１と出力軸１９に伝達されるトルクを測定する一対の回転角センサ７４，７５とを収容する中間ハウジング２７Ｂと、を備えるため、ハウジング２７の分割数を少なくすることができる。これにより、部品点数及び組立工数を削減することができるので、舵角可変式ステアリング装置１０の製造コストを低減することができる。
【００４９】
また、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置１０によれば、ソレノイド８１の作動時に、プランジャ８４と、プランジャ８４が接触する電磁コイル８６の接触部との間にダンパ８８が設けられるため、プランジャ８４と電磁コイル８６との干渉音を防止することができるので、運転者に不快感を与えることがない。
【００５０】
また、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置１０によれば、ロック機構８０は、入力軸１８の軸方向において、制御用回転角センサ３４のステータ３４ｂと電動モータ２１のステータ３３との間に設けられるため、舵角可変式ステアリング装置１０の軸方向長さが長くなるのを抑制することができ、車両搭載性を維持することができる。
【００５１】
また、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置１０によれば、ロック機構８０は、プランジャ８４の中心軸が車両に対して略垂直方向に向けられ、且つプランジャ８４がソレノイド８１から下方に突出するようにステアリングコラム１３側に配置された状態で、車両に搭載されるため、万一、ソレノイド８１が故障したとしても、プランジャ８４が重力により落下して中間回転筒２０の係合凹部５３と係合するので、中間回転筒２０の回転が確実に規制され、舵角可変式ステアリング装置１０の操舵機能を確実に確保することができる。
【００５２】
また、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置１０によれば、ロック機構８０は、組立品であり、ハウジング２７の所定位置に組み付け可能であるため、ロック機構８０の組付け性を向上することができ、舵角可変式ステアリング装置１０の製造コストを低減することができる。また、ロック機構８０は、ユニット交換することができるので、舵角可変式ステアリング装置１０のメンテナンス性を向上することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、図７〜図１０を参照して、本発明に係る可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００５４】
本実施形態では、図７〜図９に示すように、中間回転筒２０の軸方向端部に外嵌固定される円環部材７６の軸方向端面に複数（本実施形態では１０個）の係合凹部（係合部）７６ａが周方向に所定の間隔を存して形成されており、この係合凹部７６ａに係合して中間回転筒２０の回転を阻止するロック機構９０が上部ハウジング２７Ａに設けられる。
【００５５】
ロック機構９０は、上部ハウジング２７Ａの下部に一体形成されるロック機構ハウジング７７に固定されるベースプレート９１と、ベースプレート９１上に設けられ、入力軸１８の中心軸αに対して直交する支持軸９２と、支持軸９２により揺動自在に支持される揺動レバー９３と、揺動レバー９３の一端に回転自在に連結されるソレノイド９４と、を備える。また、揺動レバー９３の他端には、円環部材７６の係合凹部７６ａに係合する略Ｌ字状のロック爪部９３ａが形成される。また、本実施形態では、円環部材７６の係合凹部７６ａに揺動レバー９３のロック爪部９３ａが係合したとき、中間回転筒２０の回転力は支持軸９２によって受けられる。
【００５６】
ソレノイド９４は、ベースプレート９１に固定されるケース９５と、ケース９５内に入力軸１８の中心軸αに対して平行に直線移動可能に設けられ、揺動レバー９３の一端に回転自在に連結されるプランジャ９６と、プランジャ９６の鍔部９６ａとケース９５との間に設けられ、プランジャ９６がケース９５に接触したときの接触音を防止するダンパ９７と、を備える。なお、ケース部９５内には、プランジャ９６に電磁力を作用させる不図示の電磁コイル、及びプランジャ９６を突出方向に常時付勢する不図示の圧縮コイルバネが内蔵される。
【００５７】
そして、ロック機構９０では、電磁コイルへの通電が遮断されると、圧縮コイルバネの付勢力によりプランジャ９６が突出して、揺動レバー９３が支持軸９２を中心として反時計方向に回動する。これにより、揺動レバー９３のロック爪部９３ａが係合凹部７６ａに係合して中間回転筒２０の回転が規制される（ロック状態、図９参照）。また、電磁コイルに通電されると、圧縮コイルバネの付勢力に抗してプランジャ９６を引き込み、揺動レバー９３が支持軸９２を中心として時計方向に回動する。これにより、揺動レバー９３のロック爪部９３ａと係合凹部７６ａとの係合が解除されて中間回転筒２０の回転が許容される（非ロック状態、図１０参照）。
【００５８】
また、本実施形態では、ロック機構９０は、図７に示すように、組立品であり、ユニットで上部ハウジング２７Ａのロック機構ハウジング７７内に組み込まれた後、ロック機構ハウジング７７の壁面にボルト９８，９８により締結される。これにより、ロック機構９０の組付け性が向上するので、製造コストの低減が可能となる。また、ユニット交換することができるので、ロック機構９０の交換が容易となる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置１０によれば、ロック機構９０は、入力軸１８の中心軸αに対して直交して設けられる支持軸９２と、支持軸９２により揺動自在に支持される揺動レバー９３と、揺動レバー９３の一端に回転自在に連結されるプランジャ９６を有するソレノイド９４と、を備え、中間回転筒２０の軸方向端部に固定される円環部材７６には、揺動レバー９３のロック爪部９３ａが係合することにより中間回転筒２０の回転を阻止する係合凹部７６ａが設けられるため、ロック機構９０を設けたとしても、舵角可変式ステアリング装置１０の軸方向長さが長くなるのを抑制することができ、車両搭載性を維持することができる。また、中間回転筒２０の回転力が支持軸９２によって受けられるので、ロック機構９０の耐久性を向上することができ、舵角可変式ステアリング装置１０の信頼性を向上することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
【００６０】
（第３実施形態）
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明に係る可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００６１】
本実施形態では、図１１に示すように、中間回転筒２０の外周面に形成される係合凹部５３に係合して中間回転筒２０の回転を阻止するロック機構１００が中間ハウジング２７Ｂに設けられる。
【００６２】
ロック機構１００は、中間ハウジング２７Ｂの下部に一体形成されるロック機構ハウジング７８に固定され、入力軸１８の中心軸αに対して直交する支持軸１０１と、支持軸１０１により揺動自在に支持される揺動レバー１０２と、揺動レバー１０２の一端に回転自在に連結されるソレノイド９４と、揺動レバー１０２の他端に回転自在に連結され、中間回転筒２０の係合凹部５３に係合するロックバー１０３と、を備える。
【００６３】
そして、ロック機構１００では、電磁コイルへの通電が遮断されると、圧縮コイルバネの付勢力によりプランジャ９６が突出して、揺動レバー１０２が支持軸１０１を中心として反時計方向に回動する。これにより、揺動レバー１０２に連結されるロックバー１０３が係合凹部５３に係合して中間回転筒２０の回転が規制される（ロック状態、図１１参照）。また、電磁コイルに通電されると、圧縮コイルバネの付勢力に抗してプランジャ９６を引き込み、揺動レバー１０２が支持軸１０１を中心として時計方向に回動する。これにより、揺動レバー１０２に連結されるロックバー１０３と係合凹部５３との係合が解除されて中間回転筒２０の回転が許容される（非ロック状態、図１２参照）。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置１０によれば、ロック機構１００は、入力軸１８の中心軸αに対して直交して設けられる支持軸１０１と、支持軸１０１により揺動自在に支持される揺動レバー１０２と、揺動レバー１０２の一端に回転自在に連結されるプランジャ９６を有するソレノイド９４と、揺動レバー１０２の他端に回転自在に連結されるロックバー１０３と、を備え、中間回転筒２０の外周面には、ロックバー１０３の先端部が係合することにより中間回転筒２０の回転を阻止する係合凹部５３が設けられるため、ロック機構１００を設けたとしても、舵角可変式ステアリング装置１０の軸方向長さが長くなるのを抑制することができ、車両搭載性を維持することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
【００６５】
なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、電動パワーステアリング装置を備える舵角可変式ステアリング装置に本発明を適用した場合を例示したが、これに限定されず、電動パワーステアリング装置を備えていない舵角可変式ステアリング装置に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１０    舵角可変式ステアリング装置
１４    ボール減速機
１５    電動モータ
１６    電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）
１７    ＥＰＳ出力軸
１８    入力軸
１９    出力軸
２０    中間回転筒
２１    電動モータ（回転駆動手段）
２２    偏心プレート（回転伝達部材）
２３    第１ボール変速機構（第１回転伝達手段）
２４    第２ボール変速機構（第２回転伝達手段）
２７    ハウジング
２７Ａ  上部ハウジング（第１ハウジング）
２７Ｂ  中間ハウジング（第２ハウジング）
２７Ｃ  下部ハウジング
３３    ステータ
３４    制御用回転角センサ（モータレゾルバ）
３４ｂ  ステータ
５３    係合凹部（係合部）
７４，７５    回転角センサ（トルクセンサ）
７６    円環部材
７６ａ  係合凹部（係合部）
８０    ロック機構
８１    ソレノイド
８４    プランジャ
８５    すべり軸受
８６    電磁コイル
８７    圧縮コイルバネ
８８    ダンパ
９０    ロック機構
９１    ベースプレート
９２    支持軸
９３    揺動レバー
９３ａ  ロック爪部
９４    ソレノイド
９５    ケース
９６    プランジャ
９７    ダンパ
１００  ロック機構
１０１  支持軸
１０２  揺動レバー
１０３  ロックバー
【図１】
2010188876.tif 000003
【図２】
2010188876.tif 000004
【図３】
2010188876.tif 000005
【図４】
2010188876.tif 000006
【図５】
2010188876.tif 000007
【図６】
2010188876.tif 000008
【図７】
2010188876.tif 000009
【図８】
2010188876.tif 000010
【図９】
2010188876.tif 000011
【図１０】
2010188876.tif 000012
【図１１】
2010188876.tif 000013
【図１２】
2010188876.tif 000014