(57)【要約】【課題】通常状態における２本のシャフトの連結が断たれた場合であっても、操舵力を転舵装置に伝達可能な車両用操舵力伝達装置を提供することを課題とする。【解決手段】(A)第１シャフト８８にそれの回転軸線から径方向に離れた位置に設けられた第１係合部１５０を、第２シャフト６０に設けられた案内通路１１２によってその第２シャフト６０の径方向への移動を許容することで、通常状態において、２本のシャフト６０，８８の回転位相差を変化させつつそれらの間で回転を伝達する第１回転伝達機構と、(B)その第１回転伝達機構による２本のシャフト６０，８８の連結が断たれた場合に、第１シャフト８８に設けられた第２係合部１５２が、第２シャフトに設けられた第２係合部失陥時係合部１１４に係合することで、その第１回転伝達機構に代わって、２本のシャフト６０，８８の間で回転を伝達する第２回転伝達機構とを備えさせる。【選択図】図４
2010126111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によって操作されるステアリング操作部材と車輪を転舵する転舵装置との一方に一端部が連結され、回転可能に配設された第１シャフトと、
前記ステアリング操作部材と前記転舵装置との他方に一端部が連結され、前記第１シャフトの回転軸線と自身の回転軸線とが平行でありかつそれら回転軸線が所定距離だけズレた状態で回転可能に配設された第２シャフトと、
(A-1) 前記第１シャフトの他端部において、その第１シャフトの回転軸線からその第１シャフトの径方向に前記所定距離より離れた位置に設けられた第１係合部と、(A-2) 前記第２シャフトの他端部において、その第２シャフトの径方向に延びるようにして設けられ、前記第１係合部が係合するとともに、その第１係合部の前記第２シャフトの径方向における移動を許容する案内通路とを含んで構成され、前記第１シャフトと前記第２シャフトとを連結し、それら第１シャフトおよび第２シャフトのそれぞれの回転位相の差である回転位相差を変化させつつ、それら第１シャフトと第２シャフトとの一方の回転をそれらの他方に伝達するように構成された第１回転伝達機構と、
(B-1) 前記第１シャフトの他端部において、前記第１係合部とは別に、その第１シャフトの回転軸線からその第１シャフトの径方向に前記所定距離より離れた位置に設けられた第２係合部と、(B-2) 前記第２シャフトの他端部に設けられ、前記第１回転伝達機構によって前記第１シャフトと前記第２シャフトとが連結されている状態である通常状態においては前記第２係合部が係合せず、かつ、前記第１回転伝達機構による前記第１シャフトと前記第２シャフトとの連結が断たれる失陥が生じた状態である失陥状態において前記第２係合部が係合する第２係合部失陥時係合部とを含んで構成され、その失陥状態において、前記第１シャフトと前記第２シャフトとを連結してそれら第１シャフトと第２シャフトとの一方の回転をそれらの他方に伝達する第２回転伝達機構と
を備えた車両用操舵力伝達装置。
【請求項２】
前記第２係合部失陥時係合部が、
それぞれが、前記第２シャフトの周方向において前記第２係合部を挟んで互いに向かい合うとともに、前記通常状態において前記第２係合部が前記第２シャフトの周方向において移動する範囲より広い間隔をおいて設けられ、前記通常状態において前記第２係合部が当接せずにその第２係合部の前記第２シャフトの周方向における移動を許容し、かつ、前記失陥状態において前記第２係合部を自身のいずれかに当接させることによって前記第１シャフトと前記第２シャフトとの一方の回転をそれらの他方に伝達する１対の当接面を有する請求項１に記載の車両用操舵力伝達装置。
【請求項３】
前記第１シャフトが、
(a-1)それの本体部である第１シャフト本体部と、(a-2)その第１シャフト本体部と一体的に設けられ、その第１シャフト本体部からそれの径方向に延び出す第１シャフト鍔部と、(a-3)それぞれが、前記第１シャフトの回転軸線からそれの径方向に前記所定距離より離れた位置において、その第１シャフト鍔部から、前記第１シャフトの回転軸線の延びる方向における前記第２シャフト側に向って突出する突出部であって、前記案内通路に係合して前記第１係合部として機能する第１突出部と、前記第２係合部として機能する１以上の第２突出部とを有し、
前記第２シャフトが、
(b-1)それの本体部である第２シャフト本体部と、(b-2)その第２シャフト本体部と一体的に設けられてその第２シャフト本体部からそれの径方向に延び出す第２シャフト鍔部とを有し、
その第２シャフト鍔部が、
その第２シャフト鍔部の前記第１シャフト側の端面に開口するとともに前記第２シャフトの径方向に延びるように設けられ、前記第１突出部が嵌り入って前記第１回転伝達機構の前記案内通路として機能する径方向溝と、
当該第２シャフト鍔部の前記第１シャフト側の端面に開口して設けられ、前記１以上の第２突出部が内部に位置し、前記通常状態においてその第２突出部の内部での移動を許容し、かつ、前記失陥状態において前記１以上の第２突出部の少なくとも１つが内周面に当接するように構成され、前記第２回転伝達機構の前記第２係合部失陥時係合部として機能する開口穴と
を有する請求項１または請求項２に記載の車両用操舵力伝達装置。
【請求項４】
前記第１シャフトが、前記第２突出部を１つ有するものであり、
その第２突出部と前記第１突出部とが、前記第１シャフトの回転軸線を挟んで反対側に位置するように設けられた請求項３に記載の車両用操舵力伝達装置。
【請求項５】
前記第１シャフトが、前記第２突出部を２つ以上有するものであり、
それら２以上の第２突出部の各々と前記第１突出部とが、前記第１シャフトの回転軸線周りに等角度ピッチで設けられた請求項３に記載の車両用操舵力伝達装置。
【請求項６】
前記開口穴が、
前記通常状態における前記第１シャフトと前記第２シャフトとの回転に伴って、前記１以上の第２突出部が前記第２シャフトに対して移動する際、当該開口穴の内周面と前記第２突出部のそれに最も接近する部分との間隔が一定となるように形成された請求項３ないし請求項５のいずれか１つに記載の車両用操舵力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング操作部材に入力された操舵力を転舵装置に伝達する車両用操舵力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、運転者によって操作されるステアリング操作部材と車輪を転舵する転舵装置との一方に連結されるシャフト（以下、「第１シャフト」という場合がある）の回転位相と、他方に連結されるシャフト（以下、「第２シャフト」という場合がある）の回転位相との差である回転位相差を変化させつつ、第１シャフトと第２シャフトとの一方の回転を他方に伝達する回転伝達機構を備えた車両用操舵力伝達装置の開発が進められている。下記特許文献には、その回転伝達機構を備えた操舵力伝達装置の一例が記載されている。
【特許文献１】特開平３−２２７７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記回転伝達機構は、第１シャフトの他端部に設けられた係合部と、第２シャフトの他端部に設けられた１対の案内面を有する案内通路とを備えている。その係合部が１対の案内面によって挟まれた状態で案内通路に係合することで、２本のシャフトが連結されており、係合部と１対の側壁面の一方とを介して２本のシャフトの一方の回転が他方に伝達される。このような構造であるため、第１シャフトと第２シャフトとの相対回転に伴って、第１シャフトの係合部と第２シャフトの１対の案内面との間には、周方向の力が加わることになる。その力が大きい場合、係合部がシャフト本体部から分断されるような失陥が生じる虞がある。そのような失陥が生じた場合には、第１シャフトと第２シャフトとの連結が断たれ、第１シャフトと第２シャフトとの一方の回転を他方に伝達できないという問題がある。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、上記係合部と案内通路とによる２本のシャフトの連結が断たれた場合であっても、ステアリング操作部材に入力された操舵力を転舵装置に伝達可能な車両用操舵力伝達装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の車両用操舵力伝達装置は、(a)第１シャフトと、(b)その第１シャフトの回転軸線と自身の回転軸線とが平行でありかつそれら回転軸線が所定距離ズレた状態で配設された第２シャフトと、(c-1) 第１シャフトの他端部において、その第１シャフトの回転軸線からその第１シャフトの径方向に上記所定距離より離れた位置に設けられた第１係合部と、(c-2) 第２シャフトの他端部にその第２シャフトの径方向に延びるようにして設けられ、第１係合部が係合するとともに、その第１係合部の第２シャフトの径方向における移動を許容する案内通路とを含んで構成された第１回転伝達機構と、(d-1)第１係合部とは別に第１シャフトの他端部に設けられた第２係合部と、(d-2)
第２シャフトの他端部に、第１回転伝達機構によって２本のシャフトが連結されている状態である通常状態においては第２係合部が係合せず、かつ、第１回転伝達機構による２本のシャフトの連結が断たれる失陥が生じた状態である失陥状態において第２係合部が係合する第２係合部失陥時係合部とを含んで構成された第２回転伝達機構とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の車両用操舵力伝達装置は、第１回転伝達機構が失陥して、その第１回転伝達機構によって第１シャフトと第２シャフトとの間で回転が伝達できない場合であっても、第２回転伝達機構によって、第１シャフトと第２シャフトとの間で回転を伝達することが可能である。つまり、本発明の操舵力伝達装置によれば、第１回転伝達機構が失陥した場合であっても、操作不能となるような事態を回避することが可能である。そのような利点を有することで、本発明の操舵力伝達装置は実用性の高いものとなる。
【発明の態様】
【０００６】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【０００７】
なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、請求項１に（３）項の技術的特徴を付加したものが請求項２に、請求項１または請求項２に（４）項および（８）項の技術的特徴を付加したものが請求項３に、請求項３に（５）項の技術的特徴を付加したものが請求項４に、請求項３に（６）項の技術的特徴を付加したものが請求項５に、請求項３ないし請求項５のいずれか１つに（９）項の技術的特徴を付加したものが請求項６に、それぞれ相当する。
【０００８】
（１）運転者によって操作されるステアリング操作部材と車輪を転舵する転舵装置との一方に一端部が連結され、回転可能に配設された第１シャフトと、
前記ステアリング操作部材と前記転舵装置との他方に一端部が連結され、前記第１シャフトの回転軸線と自身の回転軸線とが平行でありかつそれら回転軸線が所定距離だけズレた状態で回転可能に配設された第２シャフトと、
(A-1) 前記第１シャフトの他端部において、その第１シャフトの回転軸線からその第１シャフトの径方向に前記所定距離より離れた位置に設けられた第１係合部と、(A-2) 前記第２シャフトの他端部において、その第２シャフトの径方向に延びるようにして設けられ、前記第１係合部が係合するとともに、その第１係合部の前記第２シャフトの径方向における移動を許容する案内通路とを含んで構成され、前記第１シャフトと前記第２シャフトとを連結し、それら第１シャフトおよび第２シャフトのそれぞれの回転位相の差である回転位相差を変化させつつ、それら第１シャフトと第２シャフトとの一方の回転をそれらの他方に伝達するように構成された第１回転伝達機構と、
(B-1) 前記第１シャフトの他端部において、前記第１係合部とは別に、その第１シャフトの回転軸線からその第１シャフトの径方向に前記所定距離より離れた位置に設けられた第２係合部と、(B-2) 前記第２シャフトの他端部に設けられ、前記第１回転伝達機構によって前記第１シャフトと前記第２シャフトとが連結されている状態である通常状態においては前記第２係合部が係合せず、かつ、前記第１回転伝達機構による前記第１シャフトと前記第２シャフトとの連結が断たれる失陥が生じた状態である失陥状態において前記第２係合部が係合する第２係合部失陥時係合部とを含んで構成され、その失陥状態において、前記第１シャフトと前記第２シャフトとを連結してそれら第１シャフトと第２シャフトとの一方の回転をそれらの他方に伝達する第２回転伝達機構と
を備えた車両用操舵力伝達装置。
【０００９】
本項に記載された「第１回転伝達機構」は、第１シャフトの回転角と第２シャフトの回転角との差を変化させるものである。ここで、２本のシャフトの回転角差（回転位相差）の無い状態の２本のシャフトのうちのステアリング操作部材に連結されるシャフト（以下、「操作部材側シャフト」という場合がある）の回転角を、基準回転角と定義し、その回転伝達機構について、具体的に説明する。例えば、操作部材側シャフトが上記基準回転角から回転すると、操作部材側シャフトが１８０°回転するまでは、２本のシャフトのうちの転舵装置に連結されるシャフト（以下、「転舵装置側シャフト」という場合がある）は、操作部材側シャフトの回転角より小さい回転角となる。あるいは、転舵装置側シャフトは、操作部材側シャフトの回転角より大きい回転角となる。そして、操作部材側シャフトが１８０°回転すると、転舵装置側シャフトも１８０°回転し、２本のシャフトの回転角の差がなくなる。
【００１０】
つまり、操作部材側シャフトが基準回転角から１８０°まで回転する際に、回転角差が０から増加し、途中から減少して０に到るのである。この場合、操作部材側シャフトの回転速度に対する転舵装置側シャフトの回転速度の比をステアリングギヤ比と呼べば、そのギヤ比は、操作部材側シャフトが基準回転角から１８０°まで回転するにつれて大きく、あるいは、小さくなる。そして、例えば、ギヤ比が、操作部材側シャフトが回転するにつれて大きくなるように構成するとともに、基準回転角が、ステアリング操作部材が車輪の転舵中立位置に対応する位置、つまり、中立操作位置にあるときの状態での操作部材側シャフトの回転角とすれば、ステアリング操作部材の操作角が小さい場合においては、穏やかで安定感のあるハンドリングを実現し、ステアリング操作部材の操作角が大きくなるにつれて、レスポンスの良いハンドリングを実現することが可能である。
【００１１】
したがって、本項に記載された「操舵力伝達装置」を搭載した車両においては、電磁モータ等のアクチュエータに依拠してステアリング操作部材の操作量に対する車輪の転舵量を変更するステアリングシステム、いわゆる操舵転舵比可変ステアリングシステム（ＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering）システム）等を搭載することなく、ステアリング操作部材の操作フィーリングを上述したように変化させることができるのである。ちなみに、転舵装置側シャフトの一端部と転舵装置との連結、もしくは、操作部材側シャフトの一端部と操作部材との連結は、それらが直接的に連結されるものであってもよく、それらの間にイタミディエイトシャフト，ユニバーサルジョイント等を介して連結されるものであってもよい。
【００１２】
上述した第１回転伝達機構においては、第１シャフトと第２シャフトとの一方から他方へ伝達される回転トルクが大きくなると、それら第１シャフトと第２シャフトとの連結部詳しく言えば、第１シャフトの第１係合部、および、それが係合する第２シャフトの案内通路を形成する部分に加わる周方向の力が大きくなる。そのことにより、第１シャフトと第２シャフトとの連結が断たれるような失陥、例えば、第１係合部と案内通路との係合の解除，第１係合部の第１シャフトからの分断等が生じる虞がある。特に、第１シャフトは、第１係合部が第１シャフトの回転軸線からそれの径方向に離れた位置に設けられることから、第１シャフトの本体部に対してその第１係合部を保持する部分の強度が、比較的弱くなってしまう場合がある。そのような場合、第１係合部に加わる周方向の力が大きいと、第１係合部を保持する部分が破断して、第１係合部が第１シャフトから分断される虞があるのである。そして、そのような失陥が生じると、第１回転伝達機構によっては、第１シャフトと第２シャフトとの間で回転伝達ができないことになる。つまり、ステアリング操作が不能な状態に陥ってしまうのである。
【００１３】
本項に記載の操舵力伝達装置は、第１回転伝達機構に加えて、その第１回転伝達機構が失陥した場合に第１シャフトと第２シャフトとの間で回転伝達可能な第２回転伝達機構を備えているため、第１回転伝達機構が失陥した場合であっても、ステアリング操作が不能となるような事態を回避することが可能である。つまり、本項に記載の装置は、フェールセーフという観点において、優れた装置となる。
【００１４】
上記「第２回転伝達機構」は、通常状態においては、第１回転伝達機構の動作を妨げず、失陥状態において、第１シャフトの第２係合部と第２シャフトの第２係合部失陥時係合部とが係合して、第１シャフトと第２シャフトとの間で回転伝達可能なものであれば、その構造，構成が特に限定されるものではない。通常状態において第１係合部が案内通路によって第２シャフトの径方向に移動するのに伴って、第２係合部は第２シャフトの周方向に移動することになるため、第２回転伝達機構は、例えば、その第２係合部の第２シャフトに対する周方向への移動を許容し、第１回転伝達機構が失陥した場合に、第２係合部と第２シャフトの一部とが係合するような構成のものとすることができるのである。
【００１５】
第２係合部が係合する第２シャフトの一部、つまり、第２シャフトの「第２係合部失陥時係合部」は、失陥状態において第２係合部が係合するためだけに設けられたものであってもよく、通常状態において第１係合部が係合する案内通路の少なくとも一部が、失陥状態において第２係合部失陥時係合部として機能するものであってもよい。なお、本項に記載の「第２シャフト」は、第１回転伝達機構の案内通路と、第２回転伝達機構の第２係合部失陥時係合部とを、第１シャフト側の端部に有するものであればよい。後に詳しく説明するが、第２シャフトの本体部からそれの径方向に延び出す部分に、案内通路および第２係合部失陥時係合部が形成されたものとすることが可能である。また、その「案内通路」は、例えば、第２シャフトの径方向に延びるようにそのシャフトの端部に形成される穴であってもよく、第２シャフトの径方向に延びるようにそのシャフトの第１シャフト側の端面に形成された溝であってもよい。ちなみに、その溝は、回転軸線方向の第１シャフト側にのみ開口するものであってもよく、その方向の両側に開口するものであってもよい。簡単に言えば、有底の溝であっても、底のない溝であってもよい。
【００１６】
一方、本項に記載の「第１シャフト」は、第１係合部と第２係合部とを有するものであれば、それの構造，構成が特に限定されるものではない。例えば、第１係合部と第２係合部との位置関係は、特に限定されず、種々の観点において配設した態様とすることが可能である。例えば、後で詳しく説明するように、第１シャフトの回転軸線と第１シャフトのそれの回転軸線周りの回転に対する重心位置とのズレを小さくすることを目的として配設した態様や、第２回転伝達機構において操作部材の切り返し時等の遊びを適切な大きさにすること等を目的として配設した態様とすることが可能である。また、第１シャフトの本体部に対して、第１係合部および第２係合部が配設される構造も、特に限定されない。例えば、第１シャフトの本体部から径方向に延び出す部分と、その部分から第１シャフトの回転軸線方向における第２シャフト側に突出する部分とを設けて、その突出する部分が係合部として機能する構造のものとすることができる。また、例えば、第１シャフトの本体部から径方向に延び出す部分を設け、その延び出す部分の先端部が係合部として機能する構造のものであってもよい。
【００１７】
（２）前記案内通路が、
それぞれが前記第１係合部の移動が許容される方向に平行に延びるとともに互いに向かい合うように設けられて当該案内通路を区画し、前記第１係合部を挟むことによって前記第２シャフトの周方向における移動を規制しつつそれの径方向における移動を許容する１対の案内面を有する(1)項に記載の車両用操舵力伝達装置。
【００１８】
本項に記載の態様は、第１回転伝達機構の構造、詳しくは、その機構を構成する案内通路の構造を具体的に限定した態様である。本項に記載の装置によれば、第１係合部を第２シャフトの回転に伴ってそのシャフトの径方向へ確実に案内することができる。
【００１９】
（３）前記第２係合部失陥時係合部が、
それぞれが、前記第２シャフトの周方向において前記第２係合部を挟んで互いに向かい合うとともに、前記通常状態において前記第２係合部が前記第２シャフトの周方向において移動する範囲より広い間隔をおいて設けられ、前記通常状態において前記第２係合部が当接せずにその第２係合部の前記第２シャフトの周方向における移動を許容し、かつ、前記失陥状態において前記第２係合部を自身のいずれかに当接させることによって前記第１シャフトと前記第２シャフトとの一方の回転をそれらの他方に伝達する１対の当接面を有する(1)項または(2)項に記載の車両用操舵力伝達装置。
【００２０】
本項に記載の態様は、第２回転伝達機構の構造、詳しくは、その機構を構成する第２係合部失陥時係合部の構造を具体化した態様である。本項の態様においては、第２係合部が、第２シャフトの周方向において、１対の当接面の各々との間に比較的大きなクリアランスがある状態で配設されている。つまり、第２係合部が１対の当接面の間に位置し、通常状態においては、それら１対の当接面に当接せずにそれらの間を移動し、第１回転伝達機構が失陥した場合に、第２係合部が１対の当接面の一方に当接した状態で、第１シャフトと第２シャフトとの間で回転伝達されることになる。ちなみに、本項の態様においては、失陥状態で、操作部材の切り返し時等に、第２係合部が１対の当接面の一方から他方に当接するまでの遊びが存在することになるが、その遊びの存在によって、運転者に第１回転伝達機構が失陥したことを認識させることが可能となる。
【００２１】
（４）前記第１シャフトが、
それの本体部である第１シャフト本体部と、
その第１シャフト本体部と一体的に設けられ、その第１シャフト本体部からそれの径方向に延び出す第１シャフト鍔部と、
それぞれが、前記第１シャフトの回転軸線からそれの径方向に前記所定距離より離れた位置において、その第１シャフト鍔部から、前記第１シャフトの回転軸線の延びる方向における前記第２シャフト側に向って突出する突出部であって、前記案内通路に係合して前記第１係合部として機能する第１突出部と、前記第２係合部として機能する１以上の第２突出部と
を有する(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載の車両用操舵力伝達装置。
【００２２】
本項に記載の態様は、第１シャフトの構造を限定した態様である。本項に記載の「１以上の第２突出部」は、その数や第１突出部に対する位置関係が、特に限定されるものではない。本項に記載の「第１シャフト鍔部」は、それら複数の突出部を保持するために設けられるものであり、その形状は特に限定されない。例えば、第１シャフト本体部の周方向における全域から径方向に延び出すものであってもよく、周方向における一部の領域から特定の方向にのみ延び出すものであってもよい。
【００２３】
（５）前記第１シャフトが、前記第２突出部を１つ有するものであり、
その第２突出部と前記第１突出部とが、前記第１シャフトの回転軸線を挟んで反対側に位置するように設けられた(4)項に記載の車両用操舵力伝達装置。
【００２４】
（６）前記第１シャフトが、前記第２突出部を２つ以上有するものであり、
それら２以上の第２突出部の各々と前記第１突出部とが、前記第１シャフトの回転軸線周りに等角度ピッチで設けられた(4)項に記載の車両用操舵力伝達装置。
【００２５】
上記２つの項に記載の態様は、複数の突出部の位置関係を限定した態様である。上記２つの項の態様は、第１シャフトの回転軸線と、通常状態において第１シャフトの回転軸線と、第１シャフトのそれの回転軸線周りの回転に対する重心位置とのズレを小さくできる。つまり、通常状態における第１シャフトの回転軸線回りのモーメントを小さくすることが可能である。なお、後者の態様は、第１シャフトの周りをそれの周方向において等配した位置であれば、第１シャフトの回転軸線からの径方向における距離は異なっていてもよい。つまり、上述した第１シャフトの回転軸線と重心位置とのズレを小さくするという観点からすれば、第１突出部，第２突出部との質量に基づいて、それらの各々の、第１シャフトの回転軸線からの径方向における距離が決定されることが望ましい。
【００２６】
（７）前記案内通路が、
それぞれが前記第１係合部の移動が許容される方向に平行に延びるとともに互いに向かい合うように設けられて当該案内通路を区画し、前記第１係合部を挟むことによって前記第２シャフトの周方向における移動を規制しつつそれの径方向における移動を許容する１対の案内面を有し、
前記第１突出部が、
前記第１シャフト鍔部から前記第１シャフトの回転軸線の延びる方向における前記第２シャフト側に向って突出した状態で固定された軸体と、その軸体にそれの軸線回りに回転可能に保持されたローラとを有し、
当該第１突出部が前記案内通路内を移動する際に、前記ローラが、その案内通路の前記１対の案内面の一方に対して転動するように構成された(4)項ないし(6)項のいずれか１つに記載の車両用操舵力伝達装置。
【００２７】
本項に記載の態様は、第１係合部としての第１突出部の構造を具体化した態様である。本項の態様においては、突出部を１対の案内面の一方に対して転動させるため、第１シャフトと第２シャフトとの間での回転伝達が円滑なものとなる。ところが、本項の態様においては、構造上、軸体が比較的細くなってしまうため、その軸体が破断してしまう虞がある。つまり、本項の態様においては、前述した第２回転伝達機構が特に有効である。
【００２８】
（８）前記第２シャフトが、それの本体部である第２シャフト本体部と、その第２シャフト本体部と一体的に設けられてその第２シャフト本体部からそれの径方向に延び出す第２シャフト鍔部とを有し、
その第２シャフト鍔部が、
その第２シャフト鍔部の前記第１シャフト側の端面に開口するとともに前記第２シャフトの径方向に延びるように設けられ、前記第１突出部が嵌り入って前記第１回転伝達機構の前記案内通路として機能する径方向溝と、
当該第２シャフト鍔部の前記第１シャフト側の端面に開口して設けられ、前記１以上の第２突出部が内部に位置し、前記通常状態においてその第２突出部の内部での移動を許容し、かつ、前記失陥状態において前記１以上の第２突出部の少なくとも１つが内周面に当接するように構成され、前記第２回転伝達機構の前記第２係合部失陥時係合部として機能する開口穴と
を有する(4)項ないし(7)項のいずれか１つに記載の車両用操舵力伝達装置。
【００２９】
本項に記載の態様は、回転軸線方向に突出する突出部を有する第１シャフトに対して、第２シャフトの構造を具体化した態様である。本項の態様は、第２シャフト本体部から回転軸線方向における第１シャフト側の端部の径方向に突出した部分に、第１係合部が係合する案内通路と、第２係合部が係合する第２係合部失陥時係合部とが設けられた態様である。本項に記載の「開口穴」は、第２シャフトの端面に開口する凹所，空洞であり、少なくとも、失陥状態において第２係合部を当接させた状態でその第２係合部の第２シャフトの径方向への移動を許容できるものであれば、それの断面形状が特に限定されるものではない。なお、本項の態様においては、失陥状態において、開口穴の内周面の一部が、先に述べた当接面として機能するのであり、本項の態様は、第２係合部失陥時係合部が１対の当接面を有する態様の一態様と考えることもできる。
【００３０】
ちなみに、本項に記載の「第２シャフト鍔部」は、先に説明した第１シャフト鍔部と同様に、その形状は特に限定されず、例えば、第２シャフト本体部の周方向における全域から径方向に延び出すものであっても、第２シャフト本体部の周方向における一部の領域から特定の方向にのみ延び出すものであってもよい。
【００３１】
（９）前記開口穴が、
前記通常状態における前記第１シャフトと前記第２シャフトとの回転に伴って、前記１以上の第２突出部が前記第２シャフトに対して移動する際、当該開口穴の内周面と前記第２突出部のそれに最も接近する部分との間隔が一定となるように形成された(8)項に記載の車両用操舵力伝達装置。
【００３２】
本項に記載の態様は、開口穴の断面形状に限定を加えた態様である。本項の態様においては、例えば、通常状態における第１シャフトと第２シャフトとの回転に伴って第２突出部が第２シャフトに対して移動する際にその第２突出部が第２シャフトに対して描く軌跡と、第２突出部と開口穴とのクリアランスとに基づいて、開口穴の断面形状を決定することが可能である。なお、通常状態における第２突出部の第２シャフトの周方向への自由な移動を許容するために、失陥状態において、第２突出部と開口穴との間には遊びが存在する。その遊びを、通常状態における第２突出部の第２シャフトの周方向への移動範囲より大きくしないためには、第２突出部と開口穴とのクリアランスは、できるだけ小さくすることが望ましい。
【実施例】
【００３３】
以下、請求可能発明のいくつかの実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。また、〔発明の態様〕の各項の説明に記載されている技術的事項を利用して、下記の実施例の変形例を構成することも可能である。
【００３４】
≪第１実施例≫
＜車両用ステアリングシステムの全体構成＞
図１に、第１実施例の車両用操舵力伝達装置を備えたステアリングシステムの全体構成を示す。本ステアリングシステムは、運転者によって操作されるステアリング操作部材としてのステアリングホイール１０と、一端部においてステアリングホイール１０を保持する操舵力伝達装置１２と、車輪を転舵する転舵装置１４と、操舵力伝達装置１２と転舵装置１４との間に位置するインタミディエイトシャフト（以下、「Ｉ／Ｍシャフト」と略す場合がある）１６とを含んで構成されている。さらに、Ｉ／Ｍシャフト１６の一端部と操舵力伝達装置１２の備える出力シャフト１８とは、ユニバーサルジョイント２０によって連結され、Ｉ／Ｍシャフト１６の他端部と転舵装置１４の備える入力シャフト２２の一端部とは、もう１つのユニバーサルジョイント２４によって連結されている。
【００３５】
本システムは、図１において右側、つまり、ステアリングホイール１０側が車両後方を、左側、つまり、転舵装置１４側が車両前方を向くように配設されており、Ｉ／Ｍシャフト１６は、車室とエンジン室とを区画するダッシュパネル２６に設けられた穴を通るようにして配設されており、Ｉ／Ｍシャフト１６のその穴を通る部分はブーツ２８に被われている。
【００３６】
転舵装置１４は、入力シャフト２２と、外殻部材としてのハウジング３０と、車輪を転舵するための転舵ロッド３２とを備えており、その転舵ロッド３２は、それの軸線方向に移動可能にそのハウジング３０に保持されるとともに、車幅方向に延びるように配設されている。転舵ロッド３２は、それの両端部が、左右の前輪の各々を保持するステアリングナックル（図示省略）に連結されている。また、入力シャフト２２は、ハウジング３０に回転可能に保持され、そのハウジング３０内において、転舵ロッド３２と係合している。入力シャフト２２の車両前方側の端部にはピニオン（図示省略）が形成されており、転舵ロッド３２の軸線方向における中間部に形成されたラック（図示省略）がそのピニオンと噛合することで、転舵ロッド３２と入力シャフト２２とが係合しているのである。
【００３７】
操舵力伝達装置１２は、いわゆるステアリングコラムとして構成されたものであり、インパネリインフォースメント３４に設けられたステアリングサポート３６において、車体の一部に固定支持される。操舵力伝達装置１２は、支持された状態では、図に示すように、車両前方側が下方に位置するように傾斜した姿勢で配置されることになる。操舵力伝達装置１２には、それの前方部に前方ブラケット３８が設けられるとともに、その前方ブラケット３８より車両後方側にブレークアウェイブラケット（以下、「Ｂ.Ａ.ＢＫＴ」と略す場合がある）４０が設けられており、それら前方ブラケット３８とＢ.Ａ.ＢＫＴ４０との各々が、ステアリングサポート３６に取り付けられることで、操舵力伝達装置１２は、２箇所において支持される。支持された操舵力伝達装置１２は、後方に位置する部分がインパネ４２から車両後方側に突出する状態とされ、その突出する後端部に、ステアリングホイール１０が取り付けられている。操舵力伝達装置１２のインパネ４２から突出する部分は、コラムカバー４４によって覆われ、また、下部は、インパネロアカバー４６によってカバーされる。
【００３８】
図２に、操舵力伝達装置１２の側面断面図を示す。操舵力伝達装置１２は、大きくは、ステアリングホイール１０を保持するとともに軸線方向に伸縮可能とされたコラムセクション５０と、電動式パワーステアリング機能を実現する主体となるＥＰＳセクション５２とに区分することができ、それら２つのセクション５０，５２が一体化されたものとなっている。以下、それら各セクションについて、順に説明する。
【００３９】
コラムセクション５０は、ステアリングホイール１０を車両後方側の端部において保持するメインシャフト５４と、そのメインシャフト５４を挿通させた状態で回転可能に保持するコラムチューブ５６とを含んで構成されている。メインシャフト５４は、車両後方側つまり上方側に位置させられるアッパシャフト５８と、車両前方側つまり下方側に位置させられるロアシャフト６０とを含んで構成されている。アッパシャフト５８はパイプ状に、ロアシャフト６０はロッド状に形成され、アッパシャフト５８の前方部にロアシャフト６０の後方部が挿入されている。アッパシャフト５８とロアシャフト６０とはスプライン嵌合されており、アッパシャフト５８とロアシャフト６０とは、回転軸線方向に相対移動可能かつ相対回転不能な状態で接続されている。つまり、メインシャフト５４は、回転軸線方向に伸縮可能な構造とされている。なお、ロアシャフト６０は、シャフト本体部６２と、そのシャフト本体部６２の外径より大きな外径でシャフト本体部６２の前方側に設けられた鍔部としての円形フランジ部６４とから構成されており、その円形フランジ部６４において、後に説明するＥＰＳセクション５２に連結されている。ちなみに、本操舵力伝達装置１２では、ロアシャフト６０のシャフト本体部６２とアッパシャフト５８とによって、メインシャフト５４のシャフト本体部が構成されている。
【００４０】
コラムチューブ５６は、車両後方側（上方）に位置させられるアッパチューブ６６と、車両前方側（下方）に位置させられるロアチューブ６８とを含んで構成されている。アッパアチューブ６６およびロアチューブ６８は、ともに筒状のものであり、アッパチューブ６６の前方部にロアチューブ６８の後方部が嵌入されている。ロアチューブ６８は、段付形状とされており、それの後方の部分においてアッパチューブ６６の内径より小さな外径の小径部７０と、前方の部分においてアッパチューブ６６の内径より大きな外形の大径部７２と、小径部７０と大径部７２とをつなぐ段差部７４とを有している。ロアチューブ６８の小径部７０とアッパチューブ６６との間には、図示を省略するライナが設けられており、このライナを介することによって、ロアチューブ６８がアッパチューブ６６にがたつきなく嵌入されるとともに、アッパチューブ６６とロアチューブ６８との回転軸線方向の相対移動を容易ならしめている。つまり、コラムチューブ５６は、回転軸線方向に伸縮可能な構造とされている。
【００４１】
また、アッパチューブ６６の後端部とロアチューブ６８の前端部とには、それぞれ、ラジアルベアリング７６，７８が設けられ、コラムチューブ５６は、それらベアリング７６，７８を介して、メインシャフト５４を、それのシャフト本体部において回転可能に保持している。このような構造とされていることで、コラムセクション５０は、メインシャフト５４の回転を担保しつつ、伸縮可能とされているのである。
【００４２】
図３に、ＥＰＳセクション５２の側面断面図を示す。ＥＰＳセクション５２は、ステアリングホイール１０に加えられた操作力を転舵装置１４に対して出力するための出力シャフト１８と、動力源としての電磁モータ８０を有してそのモータ８０によって出力シャフト１８の回転出力を助勢する助勢装置８２と、出力シャフト１８を回転可能に保持するとともに助勢装置８２を収容するＥＰＳハウジング８４とを含んで構成されている。出力シャフト１８は、出力側シャフト８６，入力側シャフト８８，トーションバー９０の３つが一体化されたものとして構成されている。出力側シャフト８６は、ＥＰＳハウジング８４の車両前方側から延出しており、その延出する部分において、ユニバーサルジョイント２０を介して、Ｉ／Ｍシャフト１８に接続され、転舵装置１４へ回転を出力する。
【００４３】
出力側シャフト８６は、中空構造とされており、その出力側シャフト８６の車両後方側の部分に入力側シャフト８８が挿入している。出力側シャフト８６の内周面と入力側シャフト８８の外周面との間には、軸受９２が介在させられており、出力側シャフト８６と入力側シャフト８８とは同軸的に相対回転可能とされている。入力側シャフト８８は、回転軸線方向に貫通する穴を有し、出力側シャフト８６も、回転軸線方向に貫通する穴を有している。それら入力側シャフト８８の有するその穴と出力側シャフト８６の有する穴とによって形成された空間に、トーションバー９０が配設されている。トーションバー９０の一端部は、入力側シャフト８８の穴の後方側の端部においてピン９４によって固定されており、また、トーションバー９０のもう一方の端部は、出力側シャフト８６の穴の前方側の端部においてピン９６によって固定されている。このような構成により、出力シャフト１８は、トーションバー９０の捩りを許容し、その分だけ自身も捩じられるものとされているのである。また、出力側シャフト８６は、その外周において２つのラジアルベアリング９８，１００を介してＥＰＳハウジング８４に回転可能に保持され、入力側シャフト８８は、その外周においてニードルベアリング１０２を介してＥＰＳハウジング８４に回転可能に保持されている。
【００４４】
助勢装置８２は、上記電磁モータ８０と、その電磁モータ８０のモータ軸に連結されたウォーム１０４と、そのウォーム１０４に噛合させられるウォームホイール１０６とを含んで構成されている。そのウォームホイール１０６は、出力シャフト１８の出力側シャフト８６に固定されており、出力側シャフト８６に対して相対回転不能とされている。このような構造により、電磁モータ８０によってウォーム１０４に回転力が付与され、ウォームホイール１０６に回転力が付与される。つまり、助勢装置８２は、電磁モータ８０によって出力シャフト１８の回転出力が助勢されて、車輪の転舵を助勢する転舵助勢力（「操舵助勢力」と言うこともできる）を発生させる構造とされている。
【００４５】
また、ＥＰＳセクション５２は、回転角センサ１０８を備えている。回転角センサ１０８は、トーションバー９０の車両前方部が固定される出力側シャフト８６の回転角度位置と、トーションバー９０の車両後方部が固定される入力側シャフト８８の回転角度位置との差である相対回転変位量を検出するためのデバイスとされている。２本のシャフト８６，８８の相対回転変位量に基づいて操舵トルクを推定することが可能であり、その操舵トルクの大きさに応じた転舵助勢力を発生させるように電磁モータ８０の作動が制御される。
【００４６】
また、出力シャフト１８は、メインシャフト５４の回転軸線と自身の軸線とが平行であり、かつ、それら回転軸線が所定量ズレた状態で配設されており、メインシャフト５４の車両前方側の端部、つまり、先に説明したロアシャフト６０の円形フランジ部６４に連結されている。その連結構造について、図３に加えて、それにおけるＡ−Ａ’断面図である図４をも参照しつつ詳しく説明する。
【００４７】
まず、メインシャフト５４を構成するロアシャフト６０の円形フランジ部６４は、図４に示すように、それの前方側の端面に開口してその円形フランジ部６４の中心部に形成された円形穴１１０と、その円形穴１１０からその円形フランジ部６４の径方向に延びるように形成された径方向溝１１２と、円形穴１１０の径方向溝１１２とは反対側に周方向に長い楕円形の開口穴１１４とを有している。
【００４８】
一方、出力シャフト１８の入力側シャフト８８には、それの後方側の端部に、円環プレート１１６が嵌合され、入力側シャフト８８の後方側の端より前方側の部分に固定されている。その円環プレート１１６には、２本の軸体としてのピン１１８，１１９が、互いに入力側シャフト８８の回転軸線について対称となる位置において、車両後方側に突出する状態で固定されている。それらピン１１８，１１９の先端部には、それぞれ、ニードルベアリング１２０，１２１を介して、円筒形状のローラ１２２，１２３が、ピン１１８，１１９回りに回転可能に設けられている。
【００４９】
そして、それら２つのローラうちの一方のローラ１２２が、ロアシャフト６０の径方向溝１１２に嵌め入れられることで、入力側シャフト８８、つまり、出力シャフト１８と、メインシャフト５４を構成するロアシャフト６０とが連結されているのである。なお、その状態においては、入力側シャフト８８の車両後方側の端部が、円形穴１１０に収容されるとともに、ローラ１２３が、開口穴１１４の内部に位置している。
【００５０】
なお、径方向溝１１２に嵌め入れられたローラ１２２について、図３のＢ−Ｂ’断面図である図５を参照しつつ、詳しく説明する。ローラ１２２は、段付円筒部材１２４と環状部材１２６とから構成されており、環状部材１２６が段付円筒部材１２４の最も外径の小さい部分に圧入されている。段付円筒部材１２４は、ローラ１２２の外周面として機能する大径円筒面１２８と、その大径円筒面１２８より小径の小径円筒面１３０と、大径円筒面１２８と小径円筒面１３０とをつなぐ段差面１３２と、環状部材１２６が圧入される圧入円筒面１３４とを有している。ローラ１２２の外周部には、小径円筒面１３０と段差面１３２と環状部材１２６の車両後方側の端面とによってローラ１２２の周方向に延びるように区画される周方向溝１３６が形成されており、その小径部としての周方向溝１３６内に円環状の弾性体としてのＯリング１３８が設けられている。そのＯリング１３８には環状の低摩擦部材であるテフロンリング１４０が外嵌されている。
【００５１】
そして、ローラ１２２が、テフロンリング１４０と共に、ロアシャフト６０の径方向溝１１２に係合している。その径方向溝１１２の幅は、つまり、径方向溝１１２を区画する１対の側壁面１４２の間の距離は、ローラ１２２の外周面の径より僅かに大きくされており、ローラ１２２と１対の側壁面１４２の各々との間にはクリアランス（隙間）が存在する。一方、テフロンリング１４０の外径は径方向溝１１２の幅より僅かに大きくされており、テフロンリング１４０は、径方向に変形させられた状態で径方向溝１１２に係合する。テフロンリング１４０の内径とＯリング１３８の外径とは略同じとされており、テフロンリング１４０の径方向への変形に伴ってＯリング１３８も径方向に変形する。このため、テフロンリング１４０は、Ｏリング１３８の弾性力によって付勢された状態で１対の側壁面１４２の両方に接している。
【００５２】
運転者によってステアリングホイール１０が回転操作されると、メインシャフト５４が自身の回転軸線回りに回転する。その際、ロアシャフト６０の円形フランジ部６４に形成された径方向溝１１２に係合するローラ１２２は、径方向溝１１２の有する１対の側壁面１４２によってそのロアシャフト６０の周方向への変位が規制されるとともに、その径方向溝１１２によってそのシャフト６０の径方向への移動が許容される。ロアシャフト６０の回転に伴って、ローラ１２２が径方向溝１１２内を移動させられる際に、そのロアシャフト６０の回転力が、ローラ１２２，ピン１１８，円環プレート１１６等を介して、入力側シャフト８８に伝達されて、その入力側シャフト８８が自身の回転軸線回りに回転するのである。つまり、操舵力伝達装置１２は、ロアシャフト６０の回転軸線回りの回転を、自身の回転軸線がロアシャフト６０の回転軸線からズレて配設された入力側シャフト８８に伝達する第１回転伝達機構を備えるものとされてる。そして、上述のような構造によって、操舵力伝達装置１２は、ステアリングホイール１０に入力された操舵力をインタミディエイトシャフト１６等を介して転舵装置１４に伝達するのである。
【００５３】
なお、本操舵力伝達装置１２では、１対の側壁面１１２が１対の案内面として機能し、径方向溝１１２が案内通路として機能するのである。また、本操舵力伝達装置１２では、ピン１１８，ニードルベアリング１２０，ローラ１２２，Ｏリング１３８，テフロンリング１４０等によって、円環プレート１１６から入力側シャフト８８の回転軸線の延びる方向に突出して、案内通路としての径方向溝１１２に係合する第１突出部１５０が構成されており、その第１突出部１５０が、第１係合部として機能しているのである。つまり、第１回転伝達機構は、案内通路として機能する径方向溝１１２と、第１係合部として機能する第１突出部１５０とを含んで構成されている。そして、本操舵力伝達装置１２においては、転舵装置側のシャフトである出力シャフト１８が、第１シャフトとして機能し、操作部材側のシャフトであるメインシャフト５４が、第２シャフトとして機能する。
【００５４】
なお、第１シャフトである出力シャフト１８は、ピン１１９，ニードルベアリング１２１，ローラ１２３を含んで構成されて、円環プレート１１６から第２シャフトであるメインシャフト５４に向かって突出するもう１つの突出部１５２を有している。その突出部１５２は、先に説明したように、ロアシャフト６０が有する開口穴１１４の内部に位置している。そして、その突出部１５２は、後に詳しく説明するが、第１回転伝達機構によって回転伝達が行われている場合には、開口穴１１４の内周面に当接せずに、メインシャフト５４に対して、それの周方向および径方向の移動が許容されるようになっている。
【００５５】
操舵力伝達装置１２は、ＥＰＳセクション５２の前方端部と、コラムセクション５０のアッパチューブ６６とにおいて、車体の一部に取り付けられている。ＥＰＳセクション５２のＥＰＳハウジング８４には、先に説明した前方ブラケット３８が固定的に設けられており、この前方ブラケット３８には、軸挿通穴１６０が設けられている。ステアリングサポート３６には、軸穴１６２が穿設された軸受部材１６４が固定されており、前方ブラケット３８の軸挿通穴１６０と軸受部材１６４の軸穴１６２とに、支持軸１６６が挿通されることで、操舵力伝達装置１２は、その支持軸１６６を中心に揺動可能に支持される。
【００５６】
一方、コラムセクション５０は、Ｂ.Ａ.ＢＫＴ４０に保持され、そのＢ.Ａ.ＢＫＴ４０がステアリングサポート３６に取り付けられている。詳しく説明すれば、図６に示すように、Ｂ.Ａ.ＢＫＴ４０は、アッパチューブ６６に固定された被保持部材１７０を保持する保持部材１７２と、その保持部材１７２に固定されてステアリングサポート３６に取り付けられる取付プレート１７４とを有しており、その取付プレート１７４に設けられたスロット１７６を利用してステアリングサポート３６に締結されている。被保持部材１７０，保持部材１７２には、それぞれ長穴１７８，１８０が穿設され、それらにはロッド１８２が貫通しており、図では省略するが、そのロッド１８２を利用して保持部材１７２が被保持部材１７０を挟持するようにされている。この挟持力によって、アッパチューブ６６の変位が禁止される構造とされている。操作レバー１８４を操作することによって、その挟持力を弱めることが可能とされており、挟持力が弱められた状態では、ロッド１８２の長穴１７８に沿った移動が許容されることで、アッパチューブ６６のロアチューブ６８に対する軸線方向の移動が、アッパシャフト５８のロアシャフト６０に対する軸線方向の移動とともに許容され、コラムセクション５０の伸縮が許容される。また、ロッド１８２の長穴１８０に沿った移動が許容されることで、前方ブラケット３８に挿通された支持軸１６６を中心とした操舵力伝達装置１２の揺動が許容されることになる。つまり、本操舵力伝達装置１２は、そのような構造のチルト・テレスコピック機構１８６を備えているのである。
【００５７】
車両の衝突に起因して運転者がステアリングホイール１０に二次衝突した場合には、Ｂ.Ａ.ＢＫＴ４０がステアリングサポート３６から離脱するとともに、コラムセクション５０が収縮させられる。本操舵力伝達装置１２には、二次衝突の衝撃を吸収する衝撃吸収機構１８７が設けられており、ステアリングコラム５６の収縮に伴ってＥＡプレート１８８が変形させられることによって、二次衝突の衝撃が効果的に吸収される。
【００５８】
＜第１回転伝達機構の機能＞
本操舵力伝達装置１２においては、互いの軸線が平行にズレた状態で配設された第１シャフトとしての出力シャフト１８と第２シャフトとしてのメインシャフト５４とが、詳しく言えば、出力シャフト１８の入力側シャフト８８とメインシャフト５４のロアシャフト６０とが、上記第１回転伝達機構によって連結されている。そのことから、ロアシャフト６０の回転位相と入力側シャフト８８の回転位相とがズレて、それら２本のシャフト６０，８８の回転位相の差である回転位相差が変化するものとされている。以下に、具体的に図を用いて説明する。
【００５９】
図７に、ロアシャフト６０の径方向溝１１２と、入力側シャフト８８の第１突出部１５０とが係合する部分の断面図（図３におけるＡ−Ａ’断面図に相当する）を示す。図７（ａ）は、ステアリングホイール１０が車輪の転舵中立位置に対応する位置、つまり、中立操作位置にあるときの状態を、図７（ｂ）は、ステアリングホイール１０が中立操作位置から左旋回方向に９０゜回転操作された位置にあるときの状態を、図７（ｃ）は、ステアリングホイール１０が中立操作位置から右旋回方向に９０゜回転操作された位置にあるときの状態を、図７（ｄ）は、ステアリングホイール１０が中立操作位置から右、若しくは左旋回方向に１８０゜回転操作された位置にあるときの状態を、それぞれ示している。
【００６０】
図から解るように、ステアリングホイール１０が中立操作位置から右、若しくは左旋回方向に９０゜回転操作された場合には、ロアシャフト６０は自身の回転軸線を中心に９０°回転するが、入力側シャフト８８は自身の回転軸線を中心に９０°までは回転せずに、入力側シャフト８８の回転角は９０°未満となる。そして、ステアリングホイール１０が、さらに回転操作されて、中立操作位置から右、若しくは左旋回方向に１８０゜回転操作された場合に、ロアシャフト６０および入力側シャフト８８は共に１８０°回転する。ロアシャフト６０の回転角αと入力側シャフト８８の回転角βとの関係は、図８に示すように、ステアリングホイール１０が中立操作位置から１８０°未満回転操作される場合には、入力側シャフト８８の回転角βはロアシャフト６０の回転角αより小さく、ステアリングホイール１０が中立操作位置から１８０°回転操作されると、入力側シャフト８８の回転角βがロアシャフト６０の回転角αと同じとなる。つまり、ロアシャフト６０の回転位相が、ロアシャフト６０の回転位相と入力側シャフト８８の回転位相とが一致する特定回転位相となる場合、具体的にいえば、ロアシャフト６０の回転角αが０°若しくは１８０°となる場合には、各回転角α，βがともに同じとなり、回転位相差は０となる。一方、ロアシャフト６０の回転角αが０°から１８０°に変化する間に、回転位相差は徐々に増加し、ある回転角からは逆に、徐々に減少し、０となるのである。この場合の２本のシャフト６０，８８のギヤ比（ｄβ／ｄα）、つまり、ロアシャフト６０の回転速度（ｄα／ｄｔ）に対する入力側シャフト８８の回転速度（ｄβ／ｄｔ）の比（ｄβ／ｄα）は、図８に示すように、ロアシャフト６０の回転角αに応じて変化する。
【００６１】
図から解るように、ロアシャフト６０の回転角αが０°の場合には、ギヤ比（ｄβ／ｄα）は最も小さく、ロアシャフト６０の回転角αが大きくなるにつれてギヤ比（ｄβ／ｄα）は大きくなる。つまり、本操舵力伝達装置１２においては、ステアリングホイール１０の操作角が小さい場合においては、穏やかで安定感のあるハンドリングが実現され、ステアリングホイール１０の操作角が大きくなるにつれて、レスポンスの良いハンドリングが実現されるのである。なお、本システムにおいては、転舵装置１２が車輪の転舵範囲を制限する転舵範囲制限機構を有しており、その転舵範囲制限機構によって、ステアリングホイール１０の操作範囲は、中立操作位置から左右約１８０゜に制限されることになる。
【００６２】
なお、図９の縦軸に示されているｅは、第１突出部１５０が径方向溝１１２に係合する位置の入力側シャフト８８の回転軸線からのオフセット量Ｌ（図４）に対する入力側シャフト８８の回転軸線とロアシャフト６０の回転軸線とのズレ量ｄ（図４）の比率（ｄ／Ｌ）であり、ステアリングホイール１０の操作フィーリングを左右するものとなっている。
【００６３】
また、図４および図７から分かるように、開口穴１１４の内部に位置する突出部１５２は、常に開口穴１１４の内周面と間に僅かな一定の隙間がある状態となっている。つまり、突出部１５２は、第１回転伝達機構によって回転伝達されている場合には、その第１回転伝達機構の動作を妨げないようになっているのである。
【００６４】
＜本操舵力伝達装置の特徴＞
i）第２回転伝達機構の機能
本車両用操舵力伝達装置１２においては、先に述べたように、第１回転伝達機構の第１係合部として機能する第１突出部１５０が、軸体であるピン１１８とローラ１２２とを含んで構成されている。そのピン１１８は、その外径が、出力シャフト１８のシャフト本体部の外径と比較しても細い。つまり、メインシャフト５４と出力シャフト１８との一方から他方へ回転トルクを伝達する場合、第１突出部１５０と径方向溝１１２との間には周方向の力が作用することになるが、その力に対する出力シャフト１８の剛性は、ピン１１８が最も弱い部分となっている。したがって、メインシャフト５４と出力シャフト１８との一方から非常に大きな力が加わった場合、そのピン１１８が破断してしまう虞があるのである。その場合、第１回転伝達機構によるメインシャフト５４と出力シャフト１８との連結は断たれ、第１回転伝達機構によっては、回転伝達ができない事態に陥ってしまうのである。
【００６５】
ところが、本操舵力伝達装置１２においては、第１回転伝達機構によるメインシャフト５４と出力シャフト１８との連結が断たれた場合、例えば、図１０（ａ）に示した状態から、ステアリングホイール１０を左旋回方向に操作すると、メインシャフト５４のロアシャフト６０が回転して、開口穴１１４の内周面が突出部１５２に当接することになる。さらに、ステアリングホイール１０を左旋回方向に操作すると、図１０（ｂ）〜（ｄ）に示すように、開口穴１１４の内周面が突出部１５２に当接した状態で、出力シャフト１８の入力側シャフト８８も回転するのである。つまり、本操舵力伝達装置１２は、第１回転伝達機構によるメインシャフト５４と出力シャフト１８との連結が断たれた場合であっても、メインシャフト５４と出力シャフト１８とを連結して回転伝達を可能とする第２回転伝達機構を備えるものとされている。
【００６６】
そして、本操舵力伝達装置１２では、突出部１５２が、円環プレート１１６から入力側シャフト８８の回転軸線の延びる方向に突出して第２係合部として機能し、開口穴１１４が第２係合部失陥時係合部として機能しているのである。つまり、第２回転伝達機構は、第２突出部１５２と開口穴１１４とを含んで構成されている。ちなみに、ステアリングホイール１０の左旋回，右旋回の各々の操作の際に、第２係合部失陥時係合部としての開口穴１１４は、入力側シャフト８８の回転中心を通って径方向溝１１２の延びる方向に延びる直線を挟んで互いに対向する内周面の各々において、第２突出部１５２と当接することになる。つまり、開口穴１１４は、それぞれが、第１回転伝達機構が正常な状態（以下、「通常状態」と呼ぶ場合がある）において第２突出部１５２の周方向における移動を許容し、第１回転伝達機構が失陥した状態（以下、「失陥状態」と呼ぶ場合がある）において第２突出部１５２を当接させることによってメインシャフト５４と出力シャフト１８との間の回転伝達を可能とする１対の当接面を有するものとなっている。
【００６７】
なお、本操舵力伝達装置１２においては、第２突出部１５２が、第１突出部１５０に対して、回転軸線について対称となる位置に設けられているため、通常状態における出力シャフト１８の回転に対する重心位置と、出力シャフト１８の回転軸線とのズレが、第２回転伝達機構（第２係合部）を有していない従来の装置に比較して、小さくされている。つまり、本操舵力伝達装置１２は、通常状態における出力シャフト１８の回転軸線回りのモーメントが小さくされているのである。
【００６８】
ii）第２回転伝達機構を構成する開口穴の形状決定
本実施例の操舵力伝達装置１２においては、上記第２回転伝達機構を構成する開口穴１１４は、通常状態におけるメインシャフト５４と出力シャフト１８との回転に伴って第２突出部１５２がメインシャフト５４に対して移動する際に、開口穴１１４の内周面と、第２突出部１５２のそれに最も近づく部分との間隔が一定となるように形成されている。具体的には、通常状態におけるメインシャフト５４と出力シャフト１８との回転に伴って第２突出部１５２がロアシャフト６０に対して移動する際にその第２突出部１５２の中心がロアシャフト６０の円形フランジ部６４に対して描く軌跡と、第２突出部１５２の外径と、第２突出部１５２と開口穴１１４との間に設ける間隔とに基づいて、開口穴１１４の断面形状が決定されている。
【００６９】
以下に、第２突出部１５２の中心が円形フランジ部６４に対して描く軌跡を求める方法について、図１１を参照しつつ詳しく説明する。図１１（ａ）は、ロアシャフト６０がある角度だけ回転した場合の図であり、図１１（ｂ）は、ロアシャフト６０の回転中心Ｏα周りを拡大して示す図である。なお、図１１（ａ）においては、入力側シャフト８８のシャフト本体部の図示を省略し、その入力側シャフト８８が有する第１突出部１５０，第２突出部１５２は中心および外径のみが分かるように図示している。ちなみに、図１１においては、入力側シャフト８８の回転中心をＯβ，第１突出部１５０の中心をＯ1，第２突出部の中心をＯ2としている。
【００７０】
まず、ロアシャフト６０の回転角αと、入力側シャフト８８の回転角βとの関係を求める。図１１（ｂ）に示すように、点Ａ，点Ｂを定義し、ロアシャフト６０の回転中心Ｏαと点Ａとの距離をｘ1，第１突出部１５０の中心Ｏ1と点Ａとの距離をｘ2とすると、三角形ＯβＯ1Ａから、次式が得られる。
sinβ＝ｘ2／Ｌ      ・・・（１）
cosβ＝（ｄ＋ｘ1）／Ｌ      ・・・（２）
また、ロアシャフト６０の回転中心Ｏαと第１突出部１５０の中心Ｏ1との距離をｘ3とすると、三角形ＯαＯ1Ａから、次式が得られる
ｘ1＝ｘ3・cosα      ・・・（３）
ｘ2＝ｘ3・sinα      ・・・（４）
それら（３）式，（４）式を（１）式，（２）式に代入するとともに、先に述べたｅ＝ｄ／Ｌを用いてｄを消去すれば、次式が得られる。
sinβ＝ｘ3・sinα／Ｌ      ・・・（１'）
cosβ＝ｅ＋ｘ3・cosα／Ｌ      ・・・（２'）
次に、三角形ＯβＯ1Ｂの各辺の長さの関係から、ロアシャフト６０の回転中心Ｏαと第１突出部１５０の中心Ｏ1との距離ｘ3が求まる。
ｘ3＝（Ｌ2−（ｄ・sinα）2）1/2−ｄ・cosα
ここで、上記の式から、ｅ＝ｄ／Ｌを用いてｄを消去すると、次式が得られる。
ｘ3＝Ｌ・（（１−（ｅ2・sin2α）1/2−ｅ・cosα）  ・・・（５）
この（５）式を（１'）式，（２'）式に代入すれば、次式が得られることになる。
sinβ＝（（１−ｅ2・sin2α）1/2−ｅ・cosα）・sinα      ・・・（１"）
cosβ＝ｅ・sin2α＋cosα・（１−ｅ2・sin2α）1/2      ・・・（２"）
【００７１】
次に、図１１（ａ）に示すように、ロアシャフト６０の中心Ｏαを通って径方向溝１１２が延びる方向にＰ軸を、ロアシャフト６０の中心Ｏαを通ってそのＰ軸に直交する方向にＱ軸を定義し、第２突出部１５２の中心Ｏ2の座標を（ｐ，ｑ）とする。その第２突出部１５２の中心Ｏ2の座標は、三角形Ｏ1Ｏ2Ｃから、次式のように表すことができる。
ｐ＝２・Ｌ・cos（α−β）−ｘ3
＝２・Ｌ・（cosα・cosβ＋sinα・sinβ）−ｘ3      ・・・（６）
ｑ＝２・Ｌ・sin（α−β）
＝２・Ｌ・（sinα・cosβ−cosα・sinβ）      ・・・（７）
この（６）式，（７）式は、それに（１"）式，（２"）式，（５）式を代入することで、ロアシャフト６０の回転角αの関数として表すことができる。つまり、第２突出部１５２の中心Ｏ2が円形フランジ部６４に対して描く軌跡を求めることができるのである。なお、図１１（ａ）には、０＜α＜１８０°の範囲における軌跡を、二点鎖線で示している。そして、以上のように求められた第２突出部１５２の中心Ｏ2が円形フランジ部６４に対して描く軌跡から、第２突出部１５２の半径と、その通常状態における第２突出部１５２と開口穴１１４の内周面とのクリアランスとを足し合わせた距離だけシフトさせることで、開口穴１１４の断面形状が決定されているのである。
【００７２】
≪第２実施例≫
図１２に、第２実施例の操舵力伝達装置が備える第１シャフトとしての出力シャフトと、第２シャフトとしてのメインシャフトとが連結する部分、詳しく言えば、出力シャフトを構成する入力側シャフト２５０とメインシャフトを構成するロアシャフト２５２とが連結する部分の断面図を示す。なお、第２実施例の操舵力伝達装置は、第２回転伝達機構の構成を除き、第１実施例の操舵力伝達装置１２と同様あるいは類似の構成要素を含んで構成されているため、それらについては、同じ符号を用いるものとし、それらについての説明は、省略するものとする。
【００７３】
第１実施例の操舵力伝達装置１２においては、第１シャフトである出力シャフト１８の入力側シャフト８８が、第１係合部として機能する第１突出部１５０の他に、突出部１５２を１つ有し、その突出部１５２が第２回転伝達機構を構成する第２係合部として機能するものとされていた。それに対して、本実施例の装置においては、入力側シャフト２５０が、第１突出部１５０の他に、２つの突出部２６０，２６２を有し、それら２つの突出部２６０，２６２が、第２係合部として機能するように構成されている。
【００７４】
本実施例においては、上記３つの突出部１５０，２６０，２６２は、入力側シャフト２５０の回転軸線を中心とした一円周上に、その円周を３等倍した位置に設けられている。一方、ロアシャフト２５２の円形フランジ部２７０には、第１実施例のものと同様の径方向溝１１２と、第１実施例のものとは形状が異なる開口穴２７２を有している。そして、第１突出部１５０が径方向溝１１２に嵌め入れられて出力シャフトとメインシャフトとが連結されるとともに、２つの突出部２６０，２６２が開口穴２７２の内部に位置させられている。
【００７５】
上記の開口穴２７２は、第１実施例のものと同様に、通常状態におけるメインシャフトと出力シャフトとの回転に伴って突出部２６０，２６２の各々がロアシャフト２５２に対して移動する際にそれら突出部２６０，２６２の中心が円形フランジ部２７０に対して描く軌跡と、突出部２６０，２６２の外径と、突出部２６０，２６２と開口穴２７２との間に設ける間隔とに基づいて、断面形状が決定されている。つまり、第１回転伝達機構が正常に動作している場合、図１３に示すように、２つの突出部２６０，２６２は、開口穴２７２の内周面に当接せずに、それの内部を移動するようになっている。そして、第１回転伝達機構が失陥した場合には、２つの突出部２６０，２６２のいずれかが、開口穴２７２の内周面に当接し、そのように当接した状態で、メインシャフトと出力シャフトとの間で回転が伝達されることになる。
【００７６】
したがって、本実施例の操舵力伝達装置は、第１実施例の装置１２と同様に、第２回転伝達機構を備えており、第１回転伝達機構によるメインシャフトと出力シャフトとの連結が断たれた場合であっても、第２回転伝達機構によって、それらメインシャフトと出力シャフトとを連結して回転伝達が可能とされているのである。また、本実施例の装置は、２つの突出部２６０，２６２によって第２係合部が構成されているため、１つの突出部が第２係合部として機能する第１実施例の装置１２に比較して、より操舵不能に陥ることのない、信頼性の高い装置となっている。さらに、本実施例の装置は、３つの突出部１５０，２６０，２６２が周方向に等倍した位置に配設されているため、第１実施例と同様に、出力シャフトの回転軸線周りのモーメントが小さくされているのである。
【００７７】
≪第３実施例≫
図１４，１５に、第３実施例の操舵力伝達装置が備える第１シャフトとしての出力シャフトと第２シャフトとしてのメインシャフトとが連結する部分、詳しく言えば、出力シャフトを構成する入力側シャフト３００とメインシャフトを構成するロアシャフト３０２とが連結する部分を示す。図１４は、その連結する部分の側面図であり、図１５は、それの断面図（図１４におけるＣ−Ｃ’断面）である。なお、第３実施例の操舵力伝達装置は、第２回転伝達機構の構成を除き、第１実施例の操舵力伝達装置１２と同様あるいは類似の構成要素を含んで構成されているため、それらについては、同じ符号を用いるものとし、それらについての説明は、省略するものとする。
【００７８】
第１実施例の操舵力伝達装置１２においては、第２係合部として機能する第２突出部１５２が、第１係合部として機能する第１突出部１５０に対して、入力側シャフト３００の回転軸線を挟んで反対側に設けられていた。それに対して、本実施例の装置においては、第２突出部３１０が、入力側シャフト３００の回転軸線から第１突出部１５０に向かって延びる直線上で、その回転軸線から第１突出部１５０より離れた位置に設けられている。一方、ロアシャフト３０２の円形フランジ部３２０には、第１実施例のものと同様に、円形穴３２２と、径方向溝３２４とが設けられている。そして、第１突出部１５０が径方向溝３２４に嵌め入れられて出力シャフトとメインシャフトとが連結された状態において、第２突出部３１０は、径方向溝３２４の内部に位置している。
【００７９】
第１回転伝達機構が正常に動作している場合、図１６に示すように、第２突出部３１０は、径方向溝３２４の１対の側壁面３２６の両者に当接せず、それら１対の側壁面３２６の間を移動するようになっている。そして、第１回転伝達機構が失陥した場合には、第２突出部３１０が、１対の側壁面３２６のいずれかに当接し、その状態でメインシャフトと出力シャフトとの間で回転が伝達されることになる。
【００８０】
したがって、本実施例の操舵力伝達装置は、第１実施例の装置１２と同様に、第２回転伝達機構を備えており、第１回転伝達機構によるメインシャフトと出力シャフトとの連結が断たれた場合であっても、第２回転伝達機構によって、それらメインシャフトと出力シャフトとを連結して回転伝達が可能とされているのである。ちなみに、本実施例の装置においては、径方向溝３２４が第１回転伝達機構の案内通路として機能するだけでなく、第２回転伝達機構の第２係合部失陥時係合部としても機能するのである。また、その径方向溝３２４を区画する１対の側壁面３２６が、案内通路が有する１対の案内面として機能するだけでなく、第２係合部失陥時係合部が有する１対の当接面としても機能しているのである。つまり、本実施例の操舵力伝達装置は、第２突出部３１０を追加した第２回転伝達機構を有していない従来の装置に対して第２突出部３１０を追加するだけで構成することができ、比較的簡便に構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】請求可能発明の第１実施例である車両用操舵力伝達装置を備えた車両用ステアリングシステムを示す模式図である。
【図２】図１の車両用ステアリングシステムの備える車両用操舵力伝達装置を示す断面図である。
【図３】車両用操舵力伝達装置の備えるＥＰＳセクションを示す断面図である。
【図４】図２の車両用操舵力伝達装置が備える回転伝達機構の要部を示す断面図（図３におけるＡ−Ａ’断面）である。
【図５】図２の車両用操舵力伝達装置が備える回転伝達機構の要部を示す断面図（図３におけるＢ−Ｂ’断面）である。
【図６】車両用操舵力伝達装置の備えるコラムセクションを保持するブレークアウェイブラケットを示す斜視図である。
【図７】図２の車両用操舵力伝達装置が備える回転伝達機構の通常状態における動作を示す図である。
【図８】操作部材側シャフトの回転角と転舵装置側シャフトの回転角との関係を示すグラフである。
【図９】操作部材側シャフトの回転角に応じて変化する操作部材側シャフトと転舵装置側シャフトとのギヤ比を示すグラフである。
【図１０】図２の車両用操舵力伝達装置が備える第２回転伝達機構の失陥状態における動作を示す図である。
【図１１】図２の車両用操舵力伝達装置が備える第２回転伝達機構を構成する開口穴の形状を決定する際に用いる図である。
【図１２】第２実施例である車両用操舵力伝達装置が備える回転伝達機構の要部を示す断面図である。
【図１３】第２実施例である車両用操舵力伝達装置が備える回転伝達機構の通常状態における動作を示す図である。
【図１４】第３実施例である車両用操舵力伝達装置が備える回転伝達機構の要部を示す側面断面図である。
【図１５】第３実施例である車両用操舵力伝達装置が備える回転伝達機構の要部を示す断面図（図１４におけるＣ−Ｃ’断面）である。
【図１６】第３実施例である車両用操舵力伝達装置が備える回転伝達機構の通常状態における動作を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０：ステアリングホイール（ステアリング操作部材）    １２：車両用操舵力伝達装置    １４：転舵装置    １８：出力シャフト（第１シャフト）    ５４：メインシャフト（第２シャフト）    ５６：コラムチューブ    ５８：アッパシャフト    ６０：ロアシャフト    ６２：シャフト本体部    ６４：円形フランジ部（第２シャフト鍔部）    ８２：助勢装置    ８６：出力側シャフト    ８８：入力側シャフト    ９０：トーションバー    １１０：円形穴    １１２：径方向溝（案内通路）    １１４：開口穴（第２係合部失陥時係合部）    １１６：円環プレート（第１シャフト鍔部）    １１８，１１９：ピン（軸体）    １２２，１２３：ローラ    １４２：１対の側壁面（１対の案内面）    １５０：第１突出部（第１係合部）    １５２：第２突出部（第２係合部）    ２５０：入力側シャフト（第１シャフト）    ２５２：ロアシャフト（第２シャフト）    ２６０，２６２：第２突出部（第２係合部）    ２７０：円形フランジ部（第２シャフト鍔部）    ２７２：開口穴（第２係合部失陥時係合部）    ３００：入力側シャフト（第１シャフト）    ３０２：ロアシャフト（第２シャフト）    ３１０：第２突出部（第２係合部）    ３２０：円形フランジ部（第２シャフト鍔部）    ３２４：径方向溝（案内通路，第２係合部失陥時係合部）    ３２６：１対の側壁面（１対の案内面，１対の当接面）
【００８３】
α：ロアシャフトの回転角    β：入力側シャフトの回転角    ｄβ／ｄα：ギヤ比    Ｌ：係合位置のオフセット量    ｄ：２本のシャフトのズレ量    ｅ：比率
【図１】
2010126111.tif 000003
【図２】
2010126111.tif 000004
【図３】
2010126111.tif 000005
【図４】
2010126111.tif 000006
【図５】
2010126111.tif 000007
【図６】
2010126111.tif 000008
【図７】
2010126111.tif 000009
【図８】
2010126111.tif 000010
【図９】
2010126111.tif 000011
【図１０】
2010126111.tif 000012
【図１１】
2010126111.tif 000013
【図１２】
2010126111.tif 000014
【図１３】
2010126111.tif 000015
【図１４】
2010126111.tif 000016
【図１５】
2010126111.tif 000017
【図１６】
2010126111.tif 000018