(57)【要約】【課題】噛み合い部からの騒音の発生を防止することができる揺動歯車装置、伝達比可変機構、および車両用操舵装置を提供すること。【解決手段】伝達比可変機構５は、第１および第２の軸１１，１２の軸端の外周にそれぞれセレーション嵌合された入力部材２０および出力部材２２を備えている。第１および第２の軸１１，１２の軸端の雄セレーション歯７１，７６および入力部材２０および出力部材２２の雌セレーション歯７３，７８の少なくとも一方に、歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されていて、第１および第２の軸１１，１２がそれぞれ入力部材２０および出力部材２２に対して傾斜できるようにされている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒体と、
円筒体内に挿通された一対の軸の軸端の外周にそれぞれセレーション嵌合され、互いの対向面に歯が形成された一対の軸心固定歯車と、
円筒体の内周にそれぞれ保持され、各軸心固定歯車をそれぞれ第１の軸線の回りに回転可能に支持する一対の軸受と、
上記一対の軸心固定歯車の対向面間に介在し、各対向面の歯にそれぞれ噛み合う歯を有し、第１の軸線に対して傾斜した揺動する第２の軸線の回りに回転可能な軸心揺動歯車と、
各軸の軸端の雄セレーション歯および各軸心固定歯車の雌セレーション歯の少なくとも一方に、歯すじ方向のクラウニングが施されていることを特徴とする揺動歯車装置。
【請求項２】
請求項１において、上記円筒体によって電動モータのロータの一部が構成されていることを特徴とする揺動歯車装置。
【請求項３】
請求項１または２において、各軸心固定歯車の内周と対応する軸の外周との間に弾性的に圧縮された状態で介在し、各軸心固定歯車に対して対応する軸を当該軸の径方向に付勢する弾性部材を備えることを特徴とする揺動歯車装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の揺動歯車装置を用いて、上記一対の軸の一方から他方への伝達比を可変することを特徴とする伝達比可変機構。
【請求項５】
請求項４記載の伝達比可変機構を用いて、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比を変更することを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、揺動歯車装置、揺動歯車装置を備える伝達比可変機構、および揺動歯車装置からなる伝達比可変機構を備える車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両に備えられる車両用操舵装置には、入力回転角に対する出力回転角の比（伝達比）を変化させることができる伝達比可変機構を備えるものがある。例えば特許文献１では、揺動歯車装置からなる伝達比可変機構を備える車両用操舵装置が提案されている。特許文献１に係る伝達比可変機構は、軸方向に対向して互いの対向面に歯が形成された円環状の第１および第４歯車と、第１および第４歯車の間に配置され第１および第４歯車に対して傾斜した環状の揺動歯車とを備えている。揺動歯車の一方の側面には、第１歯車に噛合する第２歯車が形成されており、揺動歯車の他方の側面には、第４歯車に噛合する第３歯車が形成されている。また、第１歯車は、操舵部材に連なるアッパステアリングシャフトに連結されており、第４歯車は、転舵輪に連なるロアステアリングシャフトに連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８２７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に係る伝達比可変機構の第１歯車には、アッパステアリングシャフトからの荷重（運転者による操舵力など）が伝達される。また、アッパステアリングシャフトから第１歯車に伝達される荷重には、第１歯車の位置精度を狂わすような方向の荷重が含まれる場合がある。同様に、第４歯車には、ロアステアリングシャフトからの荷重（転舵輪の転舵に伴う偶力など）が伝達されるが、ロアステアリングシャフトから第４歯車に伝達される荷重には、第４歯車の位置精度を狂わすような方向の荷重が含まれる場合がある。しかしながら、このような荷重が第１歯車や第４歯車に入力されと、第１歯車と第２歯車との噛み合いや、第３歯車と第４歯車との噛み合いにずれが生じる場合がある。そのため、伝達比可変機構から騒音が発生するおそれがある。
【０００５】
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、噛み合い部からの騒音の発生を防止することができる揺動歯車装置、伝達比可変機構、および車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明は、円筒体（６２）と、円筒体内に挿通された一対の軸（１１，１２）の軸端（１１１，１２１）の外周にそれぞれセレーション嵌合され、互いの対向面（２０１，２２１）に歯（８０，８１）が形成された一対の軸心固定歯車（２０，２２）と、円筒体の内周（６２１）にそれぞれ保持され、各軸心固定歯車をそれぞれ第１の軸線（Ｌ１）の回りに回転可能に支持する一対の軸受（７４，７９）と、上記一対の軸心固定歯車の対向面間に介在し、各対向面の歯にそれぞれ噛み合う歯（８４，８６）を有し、第１の軸線に対して傾斜した揺動する第２の軸線（Ｌ２）の回りに回転可能な軸心揺動歯車（３９１）と、各軸の軸端の雄セレーション歯（７１，７６，７１Ａ，７６Ａ）および各軸心固定歯車の雌セレーション歯（７３，７８，７３Ａ）の少なくとも一方に、歯すじ方向（Ａ１）のクラウニングが施されていることを特徴とする揺動歯車装置である。（請求項１）。
【０００７】
本発明によれば、各軸の軸端の雄セレーション歯および各軸心固定歯車の雌セレーション歯の少なくとも一方に、歯すじ方向のクラウニングを施すことにより、各軸心固定歯車に対する対応する軸の傾きを所定範囲内で許容することができる。したがって、各軸を対応する軸心固定歯車に対して傾けるような荷重が各軸に入力されたとしても、各軸が傾いて、当該荷重が対応する軸心固定歯車に伝達されることを防止することができる。これにより、各軸を傾けるような荷重が対応する軸心固定歯車に伝達されて、対応する軸心固定歯車の位置精度が悪化することを防止することができる。したがって、各軸心固定歯車と軸心揺動歯車との噛み合いにずれが生じて、異音が生じることを防止することができる。
【０００８】
また、上記円筒体によって電動モータ（２３）のロータの一部（６２）が構成されている場合がある（請求項２）。この場合、部品点数を削減して揺動歯車装置の製造コストを低減することができる。
【０００９】
また、各軸心固定歯車の内周と対応する軸の外周との間に弾性的に圧縮された状態で介在し、各軸心固定歯車に対して対応する軸を当該軸の径方向（Ｒ１）に付勢する弾性部材（９０）を備える場合がある（請求項３）。この場合、弾性部材によって各軸心固定歯車に対して対応する軸を当該軸の径方向に押し付けて、各軸心固定歯車および対応する軸が周方向にガタつくことを抑制することができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するための本発明は、上述の揺動歯車装置を用いて、上記一対の軸の一方から他方への伝達比を可変することを特徴とする伝達比可変機構（５，５Ａ）である（請求項４）。この発明によれば、上記一対の軸の一方から他方へ回転を伝達するときに、一方の軸の回転角度に対する他方の軸の回転角度の比（伝達比）を上述の揺動歯車装置を用いて変更することができる。また、上述の揺動歯車装置は噛み合い部からの騒音の発生が防止されているので、静音性の高い伝達比可変機構を提供することができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本発明は、上述の伝達比可変機構を用いて、操舵部材（２）の操舵角（θ１）に対する転舵輪（４Ｌ，４Ｒ）の転舵角（θ２）の比を変更することを特徴とする車両用操舵装置（１）である（請求項５）。この発明によれば、上述の伝達比可変機構を用いて、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比を変更することができる。また、上述の揺動歯車装置は噛み合い部からの騒音の発生が防止されているので、静音性の高い車両用操舵装置を提供することができる。
【００１２】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】伝達比可変機構の図解的な部分断面図である。
【図３】第１の雄セレーション部の図解的な外観図である。
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う第１の雄セレーション部と第１の雌セレーション部との噛み合い部の図解的な断面図である。
【図５】図２におけるＶ−Ｖ線に沿う第１の雄セレーション部と第１の雌セレーション部との噛み合い部の図解的な断面図である。
【図６】第１の軸および第２の軸が傾いている状態を示す伝達比可変機構の図解的な断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る伝達比可変機構の図解的な部分断面図である。
【図８】第１の雄セレーション部および第１の雌セレーション部の部分断面図である。
【図９】第１の雄セレーション部および第１の雌セレーション部の部分断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の変形例に係る第１の雄セレーション部および第１の雌セレーション部の部分断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の変形例に係る第１の雄セレーション部および第１の雌セレーション部の部分断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る第１の雄セレーション部および第１の雌セレーション部の縦断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る第１の雄セレーション部および第１の雌セレーション部の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。
【００１６】
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（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。
【００１７】
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、同軸上に配置された第１〜第３の軸１１〜１３を含んでいる。第１〜第３の軸１１〜１３の中心軸線を通る第１の軸線Ｌ１は、当該第１〜第３の軸１１〜１３の回転軸線でもある。なお、以下では、ステアリングシャフト３の軸方向Ｓ１を単に軸方向Ｓ１といい、ステアリングシャフト３の径方向Ｒ１を単に径方向Ｒ１といい、ステアリングシャフト３の周方向Ｃ１を単に周方向Ｃ１という。
【００１８】
第１の軸１１の一端（図１では上端）に操舵部材２が同行回転可能に連結されている。第１の軸１１の他端と第２の軸１２の一端（図１では上端）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の軸１２の他端と第３の軸１３の一端（図１では上端）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の軸１４の他端（図１では下端）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。
【００１９】
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の一方の端部には、タイロッド１７Ｌを介してナックルアーム１８Ｌが連結されており、ラック軸１６の他方の端部には、タイロッド１７Ｒを介してナックルアーム１８Ｒが連結されている。
【００２０】
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の軸方向への運動に変換される。ラック軸１６の軸方向への運動は、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、ナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒにそれぞれ連結された転舵輪４Ｌ，４Ｒが操向する。
【００２１】
伝達比可変機構５は、第１および第２の軸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る。伝達比可変機構５は、軸心固定歯車としての入力部材２０および出力部材２２と、軸心揺動歯車としての内輪３９１（後述の軌道輪ユニット３９の一部）と、伝達比可変機構用モータ２３とを含む。この実施形態では、入力部材２０、出力部材２２、および内輪３９２によって揺動歯車装置が構成されている。
【００２２】
入力部材２０は、第１の軸１１の他端部（図１では下端部）に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の軸１２の上端部（図２では上端部）に同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。入力部材２０および出力部材２２は、軸方向Ｓに間隔を隔てて配置されており、両者の間に軌道輪ユニット３９が配置されている。第１の軸線Ｌ１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となっている。
【００２３】
軌道輪ユニット３９は、第１の軸線Ｌ１に対して傾斜する中心軸線としての第２の軸線Ｂを有しており、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とを含んでいる。
【００２４】
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り、入力部材２０と出力部材２２のそれぞれと回転伝達可能に係合している。内輪３９１は、転動体３９３を介して外輪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の回りを回転可能となっている。また、内輪３９１は、外輪３９２を回転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Ｌ１の回りを回転することができる。内輪３９１および外輪３９２は、第１の軸線Ｌ１回りにコリオリ運動（首振り運動）可能である。
【００２５】
伝達比可変機構用モータ２３は、伝達比可変用モータを構成しており、第１および第２の軸１１，１２とは同軸的に配置されている。第１の軸線Ｌ１は、伝達比可変機構用モータ２３の中心軸線でもある。伝達比可変機構用モータ２３は、第１の軸線Ｌ１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を変更することができる。
【００２６】
伝達比可変機構用モータ２３は、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を保持する筒状のロータ２３１と、ロータ２３１を取り囲むとともにハウジング２４に固定された環状のステータ２３２とを含んでいる。ロータ２３１は、軸方向Ｓ１に延びる円筒体としてのロータコア６２と、ロータコア６２の外周面に固定された永久磁石６３とを含んでいる。
【００２７】
また、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の軸１２と、転舵機構１０に連なる出力軸としての上記第３の軸１３と、第２の軸１２に伝達されるトルクを検出するトルクセンサ４４と、操舵補助用のモータ２５と、モータ２５と第３の軸１３との間に介在する減速機構２６とを含んでいる。
【００２８】
モータ２５は、ブラシレスモータ等の電動モータからなる。モータ２５の出力は、減速機構２６を介して第３の軸１３に伝達される。減速機構２６は、例えばウォームギヤ機構からなり、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と噛み合い第３の軸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ホイール２８とを含んでいる。
【００２９】
また、上記伝達比可変機構用モータ２３およびモータ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に接続されているとともに、駆動回路４１を介してモータ２５に接続されている。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のロータ２３１の回転角を検出する回転角検出センサとしてのモータレゾルバ４３、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。
【００３０】
操舵角センサ４２から制御部２９には、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の軸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から制御部２９には、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から制御部２９には、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の軸１２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から制御部２９には、転舵角θ２に対応する値として第３の軸１３の回転角についての信号が入力される。車速センサ４６から制御部２９には、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から制御部２９には、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およびモータ２５の駆動を制御する。
【００３１】
操舵部材２からのトルクおよび伝達比可変機構５からのトルクは、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。具体的には、操舵部材２に入力された操舵トルクは、第１の軸１１を介して伝達比可変機構５の入力部材２０に入力され、入力部材２０から内輪３９１に入力される。内輪３９１には、操舵部材２からのトルクに加え、外輪３９２および転動体３９３を介して内輪３９１に伝わった伝達比可変機構用モータ５からのトルクが伝達され、これらのトルクが、出力部材２２に伝達される。出力部材２２に伝達されたトルクは、第２の軸１２に伝達される。第２の軸１２に伝達されたトルクは、トーションバー１４および第３の軸１３に伝わり、モータ２５からの出力と合わさって、自在継手７、中間軸８、および自在継手９を介して、転舵機構１０に伝達される。このように、車両用操舵装置１には、操舵部材２のトルクを転舵機構１０に伝えるための動力伝達経路Ｄが形成されている。動力伝達経路Ｄは、第１の軸１１、入力部材２０、内輪３９１、出力部材２２、第２の軸１２、トーションバー１４および第３の軸１３、自在継手７、中間軸８ならびに自在継手９を通る経路である。
【００３２】
図２は、伝達比可変機構５の図解的な部分断面図である。この図２では、第１の軸１１の中心軸線および第２の軸１２の中心軸線が、それぞれ、入力部材２０の中心軸線および出力部材２２の中心軸線に一致している状態を示している。
【００３３】
図２を参照して、ロータコア６２の一端部（図２では右端部）の内周には、第１の軸受６４が保持されており、ロータコア６２の他端部の内周には、第２の軸受６５が保持されている。第１および第２の軸受６４，６５としては、それぞれ、例えばラジアル転がり軸受が用いられている。第１の軸受６４の外輪６４２は、第１のリング部材６６を介してロータコア６２の一端部の内周に同行回転可能に連結されており、第１の軸受６４の内輪６４１は、ハウジング２４（図１参照）に設けられた第１の軸受保持部６８に同行回転可能に保持されている。また、第２の軸受６５の外輪６５２は、第２のリング部材６７を介してロータコア６２の他端部の内周に同行回転可能に連結されており、第２の軸受６５の内輪６５１は、ハウジング２４に設けられた第２の軸受保持部６９に同行回転可能に保持されている。ロータコア６２は、第１および第２の軸受６４，６５を介してハウジング２４に対して回転可能に支持されている。
【００３４】
また、軸端としての第１の軸１１の他端部１１１は、ロータコア６２内に挿通されている。第１の軸１１の他端部１１１は、ロータコア６２内に位置している。第１の軸１１の他端部１１１の外周には、第１の雄セレーション部７０が形成されている。第１の雄セレーション部７０は、軸方向Ｓ１に延びて周方向Ｃ１に等間隔で配列された複数の第１の雄セレーション歯７１からなる。
【００３５】
また、入力部材２０は、円環状をなしている。入力部材２０の内周には、第１の雌セレーション部７２が形成されている。第１の雌セレーション部７２は、軸方向Ｓ１に延びて周方向Ｃ１に等間隔で配列された複数の第１の雌セレーション歯７３からなる。第１の雄セレーション部７０は、第１の雌セレーション部７２に噛み合っている。これにより、第１の軸１１と入力部材２０とがセレーション嵌合され、同行回転可能に連結されている。
【００３６】
また、入力部材２０の外周には第３の軸受７４が嵌合している。第３の軸受７４としては、例えばラジアル転がり軸受が用いられている。第３の軸受７４の外輪７４２は、ロータコア６２の内周６２１に嵌合しており、同行回転可能にロータコア６２に連結されている。外輪７４２は、第１のリング部材６６によって軸方向Ｓ１に関する一方側（図２では右側）への移動が規制されている。また、第３の軸受７４の内輪７４１は、入力部材２０の外周に嵌合しており、同行回転可能に入力部材２０に連結されている。第３の軸受７４は、入力部材２０を第１の軸線Ｌ１の回りに回転可能に且つ同軸的に支持している。したがって、入力部材２０は、第３の軸受７４を介して回転可能に且つ同軸的にロータコア６２の内周６２１に保持されている。
【００３７】
一方、軸端としての第２の軸１２の一端部１２１は、ロータコア６２内に挿通されている。第２の軸１２の一端部１２１は、ロータコア６２内において、軸方向Ｓ１に間隔を隔てて第１の軸１１の他端部１１１に対向している。第２の軸１２の一端部１２１の外周には、第２の雄セレーション部７５が形成されている。第２の雄セレーション部７５は、軸方向Ｓ１に延びて周方向Ｃ１に等間隔で配列された複数の第２の雄セレーション歯７６からなる。
【００３８】
また、出力部材２２は、円環状をなしている。出力部材２２の内周には、第２の雌セレーション部７７が形成されている。第２の雌セレーション部７７は、軸方向Ｓ１に延びて周方向Ｃ１に等間隔で配列された複数の第２の雌セレーション歯７８からなる。第２の雄セレーション部７５は、第２の雌セレーション部７７に噛み合っている。これにより、第２の軸１２と出力部材２２とがセレーション嵌合され、同行回転可能に連結されている。
【００３９】
また、出力部材２２の外周には第４の軸受７９が嵌合している。第４の軸受７９としては、例えばラジアル転がり軸受が用いられている。第４の軸受７９の外輪７９２は、ロータコア６２の内周６２１に嵌合しており、同行回転可能にロータコア６２に連結されている。外輪７９２は、第２のリング部材６７によって軸方向Ｓ１に関する一方側（図２では左側）への移動が規制されている。また、第４の軸受７９の内輪７９１は、出力部材２２の外周に嵌合しており、同行回転可能に出力部材２２に連結されている。第４の軸受７９は、出力部材２２を第１の軸線Ｌ１の回りに回転可能に且つ同軸的に支持している。したがって、出力部材２２は、第４の軸受７９を介して回転可能に且つ同軸的にロータコア６２の内周６２１に保持されている。
【００４０】
出力部材２２は、ロータコア６２内において、軸方向Ｓ１に間隔を隔てて入力部材２０に対向している。入力部材２０の一端面２０１（図２では左端面）および出力部材２２の一端面２２１（図２では右端面）が、それぞれ、互いに対向する２つの対向面となっている。入力部材２０の一端面２０１には、複数の第１の歯８０が形成されており、出力部材２２の一端面２２１には、複数の第２の歯８１が形成されている。複数の第１の歯８０は、周方向Ｃ１に等間隔を隔てて配置されている。各第１の歯８０は、径方向Ｒ１に延びており、例えば断面半円形形状をなしている。同様に、複数の第２の歯８１は、周方向Ｃ１に等間隔を隔てて配置されている。各第２の歯８１は、径方向Ｒ１に延びており、例えば断面半円形形状をなしている。
【００４１】
軌道輪ユニット３９は、ロータコア６２内において入力部材２０と出力部材２２との間に位置している。軌道輪ユニット３９は、入力部材２０と出力部材２２との間において、ロータコア６２の内周６２１に保持されている。また、上述のように、入力部材２０および出力部材２２は、それぞれ、第３の軸受７４および第４の軸受７９を介してロータコア６２に保持されている。このように、入力部材２０、出力部材２２および軌道輪ユニット３９を共通の部材（この実施形態では、ロータコア６２）に保持させることにより、組立誤差などによって入力部材２０、出力部材２２および軌道輪ユニット３９の位置精度（同軸度など）が悪化することを防止することができる。これにより、入力部材２０、出力部材２２および軌道輪ユニット３９の位置精度を向上させることができる。さらに、この実施形態では、ロータコア６２によって入力部材２０、出力部材２２および軌道輪ユニット３９が支持されており、ロータコア６２が、入力部材２０、出力部材２２および軌道輪ユニット３９を支持するための支持部材としても機能しているので、車両用操舵装置１の部品点数が削減されている。
【００４２】
また、入力部材２０、出力部材２２および軌道輪ユニット３９や、第３の軸受７４および第４の軸受７９は、それぞれ鉄を主成分とする材料により形成されている。そのため、これらの部材の熱膨張係数は、ほぼ同じ大きさになっている。したがって、これらの部材が温度変化によって膨張または収縮しても、入力部材２０、出力部材２２および軌道輪ユニット３９の位置精度が悪化することが防止されている。これにより、入力部材２０、出力部材２２および軌道輪ユニット３９の位置精度を良好な状態に維持することができる。
【００４３】
また、軌道輪ユニット３９の外輪３９２は、ロータコア６２の内周６２１に形成された傾斜孔８２に圧入されている。外輪３９２は、同行回転可能にロータコア６２に連結されており、ロータコア６２に対して軸方向Ｓ１への移動が規制されている。外輪３９２は、外輪３９２の中心軸線が第２の軸線Ｌ２に一致した状態でロータコア６２の内周６２１に保持されている。したがって、内輪３９１は、外輪３９２および転動体３９３を介して、内輪３９１の中心軸線が第２の軸線Ｌ２に一致した状態でロータコア６２の内周６２１に保持されている。これにより、内輪３９１を第２の軸線Ｌ２の回りに回転させることができる。
【００４４】
また、軌道輪ユニット３９の内輪３９１は、入力部材２０の一端面２０１および出力部材２２の一端面２２１間に介在している。内輪３９１の一方の端面８３（図２では右端面）には、複数の第１の歯溝８４が形成されている。複数の第１の歯溝８４は、内輪３９１の周方向に等間隔を隔てて配置されている。各第１の歯溝８４は、内輪３９１の径方向に延びており、第１の歯８０に概ね合致する形状をなしている。複数の第１の歯溝８４の一部は、第１の歯８０に噛み合っている。第１の歯８０と第１の歯溝８４との噛み合いにより、内輪３９１と入力部材２０とが回転伝達可能に連結されている。また、第１の歯溝８４の数は、第１の歯８０の数とは異なる数にされている。第１の歯８０の数と第１の歯溝８４の数とに差を設けることにより、入力部材２０と内輪３９１との間で差動回転を発生させることができる。
【００４５】
また、内輪３９１の他方の端面８５（図２では左端面）には、複数の第２の歯溝８６が形成されている。複数の第２の歯溝８６は、内輪３９１の周方向に等間隔を隔てて配置されている。各第２の歯溝８６は、内輪３９１の径方向に延びており、第２の歯８１に概ね合致する形状をなしている。複数の第２の歯溝８６の一部は、第２の歯８１に噛み合っている。第２の歯８１と第２の歯溝８６との噛み合いにより、内輪３９１と入力部材２０とが回転伝達可能に連結されている。また、第２の歯溝８６の数は、第２の歯８１の数とは異なる数にされている。第２の歯８１の数と第２の歯溝８６の数とに差を設けることにより、入力部材２０と内輪３９１との間で差動回転を発生させることができる。
【００４６】
軌道輪ユニット３９は、ロータコア６２に対して軸方向Ｓ１への移動が規制された状態でロータコア６２の内周６２１に保持されている。また、入力部材２０および出力部材２２は、それぞれ、第３の軸受７４および第４の軸受７９を介して、軸方向Ｓ１に位置決めされた状態でロータコア６２の内周６２１に保持されている。軸方向Ｓ１に関する入力部材２０、出力部材２２および軌道輪ユニット３９の位置は、第１の歯８０と第１の歯溝８４との噛み合い部、および第２の歯８１と第２の歯溝８６との噛み合い部に適切な大きさの予圧が与えられるように設定されている。
【００４７】
第１の歯８０と第１の歯溝８４との噛み合い部、および第２の歯８１と第２の歯溝８６との噛み合い部に適切な大きさの予圧を与えることにより、入力部材２０、出力部材２２および軌道輪ユニット３９をそれぞれ滑らかに回転させることができ、入力部材２０と軌道輪ユニット３９との間、および出力部材２２と軌道輪ユニット３９との間で確実に回転を伝達させることができる。さらに、この実施形態では、入力部材２０、出力部材２２、軌道輪ユニット３９、第３の軸受７４および第４の軸受７９の熱膨張係数が、ほぼ同じ大きさにされているので、温度変化によって予圧の大きさが設定値より大幅に小さくなったり、大幅に大きくなったりすることを防止することができる。これにより、予圧の変動による異音の発生を防止することができる。
【００４８】
図３は、第１の雄セレーション部７０の図解的な外観図である。
【００４９】
図３を参照して、各第１の雄セレーション歯７１の両方の歯面７１１には、歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されている。したがって、各第１の雄セレーション歯７１の各歯面７１１の歯すじ方向Ａ１に関する中央部には、膨らみが設けられている。歯すじ方向Ａ１に関する各第１の雄セレーション歯７１の中央部の歯厚Ｔ１（図４および図５参照）は、両端部よりも厚くされている。また、各第１の雄セレーション歯７１の歯先面７１２の歯すじ方向Ａ１に関する中央部の幅Ｗ１は、両端部よりも大きくされている。図示はしないが、第１の雌セレーション歯７３の歯面、第２の雄セレーション歯７６の歯面、および第２の雌セレーション歯７８の歯面にも、第１の雄セレーション歯７１の歯面７１１と同様に、歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されている。
【００５０】
図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う第１の雄セレーション部７０と第１の雌セレーション部７２との噛み合い部の図解的な断面図であり、図５は、図２におけるＶ−Ｖ線に沿う第１の雄セレーション部７０と第１の雌セレーション部７２との噛み合い部の図解的な断面図である。
【００５１】
図４は、第１の雄セレーション部７０と第１の雌セレーション部７２との噛み合い部における軸方向Ｓ１に関する中間位置の断面図である。また、図５は、第１の雄セレーション部７０と第１の雌セレーション部７２との噛み合い部における軸方向Ｓ１に関する端部の断面図である。以下では図４および図５を参照して、第１の軸１１の中心軸線および第２の軸１２の中心軸線が、それぞれ、入力部材２０の中心軸線および出力部材２２の中心軸線に一致している状態での第１の雄セレーション部７０と第１の雌セレーション部７２との噛み合いについて説明する。
【００５２】
上述のように、第１の雄セレーション歯７１の歯面７１１に歯すじ方向Ａ１（図４および図５では紙面に垂直な方向）のクラウニングが施されているので、歯すじ方向Ａ１に関する各第１の雄セレーション歯７１の中央部の歯厚Ｔ１は、両端部よりも厚くされている。同様に、第１の雌セレーション歯７３の歯面７３１に歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されているので、歯すじ方向Ａ１に関する各第１の雌セレーション歯７３の中央部の歯厚Ｔ１は、両端部よりも厚くされている。したがって、図４に示すように、第１の雄セレーション部７０と第１の雌セレーション部７２との噛み合い部における軸方向Ｓ１に関する中間位置では、各第１の雄セレーション歯７１の両方の歯面７１１が、それぞれ対向する第１の雌セレーション歯７３の歯面７３１に接触している。
【００５３】
一方、第１の雄セレーション部７０と第１の雌セレーション部７２との噛み合い部における軸方向Ｓ１に関する端部では、各第１の雄セレーション歯７１の歯面７１１と対向する対向する第１の雌セレーション歯７３の歯面７３１との間に隙間Ｇ１（２つの歯面７１１，７３１に直交する方向への隙間）が形成されるようになっている。また、各第１の雄セレーション歯７１の歯面７１１と対向する対向する第１の雌セレーション歯７３の歯面７３１との間には、隙間Ｇ１の大きさに応じて（比例して）大きくなる径方向Ｒ１への隙間Ｇ２が形成されるようになっている。これにより、第１の軸１１を入力部材２０に対して傾斜させることができる（図６参照）。また、隙間Ｇ２を大きくすることにより、入力部材２０に対する第１の軸１１の傾き角度を大きくすることができる。
【００５４】
図示はしないが、第２の雄セレーション部７５と第２の雌セレーション部７７との噛み合いも、第１の雄セレーション部７０と第１の雌セレーション部７２との噛み合いと同様の状態となっている。したがって、図６に示すように、第２の軸１２を出力部材２２に対して傾斜させることができる。これにより、出力部材２２に対する第２の軸１２の傾きが許容されている。
【００５５】
以上のように本実施形態では、入力部材２０に対する第１の軸１１の傾きが所定範囲内で許容されている。そのため、第１の軸１１を傾けるような荷重が第１の軸１１に入力されたとしても、第１の軸１１が傾いて、当該荷重が入力部材２０に伝達されることが防止される。これにより、第１の軸１１を傾けるような荷重が入力部材２０に伝達されたときに、入力部材２０の位置精度が悪化することを防止することができる。したがって、第１の歯８０と第１の歯溝８４との噛み合いにずれが生じて、異音が生じることを防止することができる。
【００５６】
同様に、出力部材２２に対する第２の軸１２の傾きが所定範囲内で許容されているので、第２の軸１２を傾けるような荷重が第２の軸１２に入力されたとしても、第２の軸１２が傾いて、当該荷重が出力部材２２に伝達されることが防止される。これにより、第２の軸１２を傾けるような荷重が出力部材２２に伝達されて、出力部材２２の位置精度が悪化することを防止することができる。したがって、第２の歯８１と第２の歯溝８６との噛み合いにずれが生じて、異音が生じることを防止することができる。
【００５７】
また、従来であれば、入力部材２０の位置精度を狂わすような荷重が第１の軸１１から入力部材２０に伝達されることを防止するために、第１の軸１１の位置を精度よく管理し、さらに、第１の軸１１を支持するための部材の支持剛性を高めて、第１の軸１１の中心軸線と入力部材２０の中心軸線とを精度よく一致させるなどの対策が必要であったが、本実施形態では、入力部材２０に対する第１の軸１１の傾きが所定範囲内で許容されているので、このような対策を行わなくてもよい。したがって、第１の軸１１や、第１の軸１１を支持するための部材に要求される寸法精度や組立精度を緩和することができる。これにより、車両用操舵装置１の製造コストを低減することができる。同様に、第２の軸１２や、第２の軸１２を支持するための部材に要求される寸法精度や組立精度を緩和することができ、車両用操舵装置１の製造コストを一層低減することができる。
【００５８】
なお、上述の第１の実施形態では、第１の雄セレーション歯７１の歯面７１１、および第１の雌セレーション歯７３の歯面７３１の両方に、歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されている場合について説明したが、第１の雄セレーション歯７１の歯面７１１および第１の雌セレーション歯７３の歯面７１１の一方に歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されていてもよい。この場合でも、第１の雄セレーション歯７１または第１の雌セレーション歯７３の軸方向Ｓ１に関する中央部の歯厚Ｔ１が端部の歯厚Ｔ１よりも大きくなるので、第１の雄セレーション部７０と第１の雌セレーション部７２との噛み合い部における軸方向Ｓ１に関する端部において、各第１の雄セレーション歯７１の歯面７１１と対向する第１の雌セレーション歯７３の歯面７３１との間に隙間Ｇ１を形成することができる。したがって、第１の軸１１を入力部材２０に対して傾かせることができる。同様に、第２の雄セレーション歯７６の歯面、および第２の雌セレーション歯７８の歯面の一方に歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されていてもよい。
【００５９】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る伝達比可変機構５Ａの図解的な部分断面図である。また、図８および図９は、それぞれ、第１の雄セレーション部７０Ａおよび第１の雌セレーション部７２の部分断面図である。図７および図８では、第１の軸１１および第２の軸１２がそれぞれ入力部材２０および出力部材２２に対して傾いている状態を示している。また、図９では、第１の軸１１の中心軸線が入力部材２０の中心軸線に一致している状態を示している。以下では、図７〜図９を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。また、図７〜図９において、上述の図１〜図６に示された各部と同等の構成部分については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００６０】
この第２の実施形態と上述の第１の実施形態との主要な相違点は、第１の実施形態では、各雄セレーション歯７１，７６および各雌セレーション歯７３，７８の歯面に対して歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されていたのに対し、この第２の実施形態では、第１の雄セレーション歯７１Ａの歯先面７１２、および第２の雄セレーション歯７６Ａの歯先面７６２に対して歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されていることにある。
【００６１】
図７に示すように、第１の雄セレーション部７０Ａおよび第２の雄セレーション部７５Ａは、それぞれ、軸方向に関する中間部が外方に膨らんだ樽形形状をなしている。第１の雄セレーション歯７１Ａの歯丈は、軸方向Ｓ１に関する中間部が最も高くなっており、両端部に近づくに従って緩やかに且つ連続的に低くなっている。したがって、図９に示すように、第１の軸１１の中心軸線が入力部材２０の中心軸線に一致している状態では、各第１の雄セレーション歯７１Ａの歯先面７１２の軸方向Ｓ１に関する中間部が、第１の雌セレーション部７２の歯底７３３に最も近接しており、歯先面７１２の軸方向Ｓ１に関する端部と第１の雌セレーション部７２の歯底７３３との間の径方向Ｒ１への隙間Ｇ２が相対的に大きくなっている。これにより、第１の軸１１は、入力部材２０に対する傾きが所定範囲内で許容されている。同様に、第２の軸１２は、出力部材２２に対する傾きが所定範囲内で許容されている。
【００６２】
以上のように本実施形態では、入力部材２０に対する第１の軸１１の傾きが所定範囲内で許容されているので、第１の軸１１を傾けるような荷重が第１の軸１１に入力されたとしても、第１の軸１１が傾いて、当該荷重が入力部材２０に伝達されることが防止される。これにより、第１の軸１１を傾けるような荷重が第１の軸１１に入力されたときに、入力部材２０の位置精度が悪化することを防止することができる。同様に、出力部材２２に対する第２の軸１２の傾きが所定範囲内で許容されているので、第２の軸１２を傾けるような荷重が第２の軸１２に入力されたときに、出力部材２２の位置精度が悪化することを防止することができる。これにより、第１の歯８０と第１の歯溝８４との噛み合いや、第２の歯８１と第２の歯溝８６との噛み合いにずれが生じて、異音が生じることを防止することができる。また、第１および第２の軸１１，１２の傾きを許容することで、第１の実施形態と同様に、第１の軸１１などの単品精度や組立精度を緩和して、車両用操舵装置１の製造コストを低減することができる。
【００６３】
なお、上述の第２の実施形態では、第１の雄セレーション歯７１Ａの歯先面７１２、および第２の雄セレーション歯７６Ａの歯先面７６２に対して歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されている場合について説明したが、図１０に示すように、第１の雄セレーション歯７１Ａの歯先面７１２および第１の雌セレーション部７２Ａに設けられた第１の雌セレーション歯７３Ａの歯先面７３２に歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されていてもよいし、図示はしないが、第２の雄セレーション歯７６Ａの歯先面７６２および第２の雌セレーション歯７８の歯先面に歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されていてもよい。また、図１１に示すように、第１の雌セレーション歯７３Ａの歯先面７３２だけに歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されていてもよいし、図示はしないが、第２の雌セレーション歯７８の歯先面だけに歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されていてもよい。ただし、歯先面に対して歯すじ方向Ａ１のクラウニングを施すときの加工の容易性を考慮すると、第１および第２の雄セレーション歯７１，７６の歯先面７１２，７６２だけに歯すじ方向Ａ１のクラウニングを施すことが好ましい。
【００６４】
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る第１の雄セレーション部７０および第１の雌セレーション部７２の縦断面図であり、図１３は、本発明の第３の実施形態に係る第１の雄セレーション部７０および第１の雌セレーション部７２の横断面図である。以下では、図１２および図１３を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。また、図１２および図１３において、上述の図１〜図１１に示された各部と同等の構成部分については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
この第３の実施形態では、入力部材２０と第１の軸１１との間に弾性部材９０が介在している。図１２に示すように、この実施形態では、断面Ｃ字形状の板ばねが弾性部材９０として用いられている。弾性部材９０は、弾性的に圧縮された状態で入力部材２０と第１の軸１１との間に介在している。弾性部材９０の一端部９０１は、第１の軸１１に形成された収容溝９１に収容されており、弾性部材９０の他端部９０２は、第２の軸１２に形成された収容溝９２に収容されている。図１２に示すように、収容溝９１は、軸方向Ｓ１に関して第１の軸１１の所定範囲に亘っており、収容溝９２は、軸方向Ｓ１に関して第２の軸１２の所定範囲に亘っている。また、図１３に示すように、収容溝９１は、周方向Ｃ１に関する第１の軸１１の一部に形成されており、収容溝９２は、周方向Ｃ１に関する第２の軸１２の一部に形成されている。
【００６６】
この実施形態では、弾性部材９０が弾性的に圧縮された状態で入力部材２０と第１の軸１１との間に介在しているので、周方向Ｃ１に関する第１の軸１１の一部は、弾性部材９０の弾性復元力によって入力部材２０の内周に対して径方向Ｒ１に押し付けられている。これにより、図１３に示すように、各第１の雄セレーション歯７１の両方の歯面７１１が対向する第１の雌セレーション歯７３の歯面７３１に当接している。したがって、入力部材２０に対する周方向Ｃ１への第１の軸１１のガタつきが抑制されている。すなわち、この実施形態では、弾性部材９０が、第１の軸１１のガタつきを防止するガタ防止部材として機能している。また、入力部材２０と第１の軸１１とが軸方向Ｓに相対移動したときに、弾性部材９０の一端部９０１と収容溝９１とを係合させ、さらに、弾性部材９０の他端部９０２と収容溝９２とを係合させて、入力部材２０の内周から第１の軸１１が抜け出ることを防止することができる。すなわち、弾性部材９０、収容溝９１，９２は、入力部材２０の内周から第１の軸１１が抜け出ることを防止する抜け止め防止部材として機能する。
【００６７】
なお、この第３の実施形態では、第１の実施形態において説明したように、第１の雄セレーション歯７１の歯面７１１および第１の雌セレーション歯７３の歯面７３１の少なくとも一方、ならびに第２の雄セレーション歯７３の歯面および第２の雌セレーション歯７８の歯面の少なくとも一方に歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されていてもよい。また、第２の実施形態において説明したように、第１の雄セレーション歯７１の歯先面７１２および第１の雌セレーション歯７３の歯先面の少なくとも一方、ならびに第２の雄セレーション歯７３の歯先面７３２および第２の雌セレーション歯７８の歯先面の少なくとも一方に歯すじ方向Ａ１のクラウニングが施されていてもよい。
【００６８】
この発明の実施形態の説明は以上であるが、この発明は、上述の実施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、上述の実施形態では、軌道輪ユニット３９の内輪３９１に第１の歯溝８４および第２の歯溝８６が形成され、入力部材２０および出力部材２２にそれぞれ第１の歯８０および第２の歯８１が形成されている場合について説明したが、軌道輪ユニット３９の内輪３９１に第１の歯８０および第２の歯８１が形成され、入力部材２０および出力部材２２にそれぞれ第１の歯溝８４および第２の歯溝８６が形成されていてもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・車両用操舵装置、２・・・操舵部材、４Ｌ、４Ｒ・・・転舵輪、５，５Ａ・・・伝達比可変機構、１１・・・第１の軸（軸）、１２・・・第２の軸（軸）、２０・・・入力部材（軸心固定歯車）、２２・・・出力部材（軸心固定歯車）、２３・・・伝達比可変機構用モータ（電動モータ）、６２・・・ロータコア（円筒体、ロータの一部）、７１，７１Ａ・・・第１の雄セレーション歯（雄セレーション歯）、７３，７３Ａ・・・第１の雌セレーション歯（雌セレーション歯）、７４・・・第３の軸受（軸受）、７６，７６Ａ・・・第２の雄セレーション歯（雄セレーション歯）、７８・・・第２の雌セレーション歯（雌セレーション歯）、７９・・・第４の軸受（軸受）、８０・・・第１の歯（歯）、８１・・・第２の歯（歯）、８４・・・第１の歯溝（各対向面の歯にそれぞれ噛み合う歯）、８６・・・第２の歯溝（各対向面の歯にそれぞれ噛み合う歯）、９０・・・弾性部材、１１１・・・第１の軸の他端部（軸端）、１２１・・・第２の軸の一端部（軸端）、２０１・・・入力部材の一端面（対向面）、２２１・・・出力部材の一端面（対向面）、３９１・・・内輪（軸心揺動歯車）、６２１・・・ロータコアの内周（円筒体の内周）、Ａ１・・・歯すじ方向、Ｌ１・・・第１の軸線、Ｌ２・・・第２の軸線、Ｒ１・・・径方向、θ１・・・操舵角、θ２・・・転舵角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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