(57)【要約】【課題】伝動効率が高く、且つ振動および騒音の少ない揺動型歯車装置、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の軸線Ａ上にそれぞれ中心軸線を有し第１の軸線Ａの回りに回転可能な入力部材２０および出力部材２２と、入力部材２０および出力部材２２の差動回転を許容するように入力部材２０および出力部材２２を連結する内輪３９１とを備える。内輪３９１は、第１の軸線Ａに対して傾斜した第２の軸線Ｂ上に中心軸線を有し第２の軸線Ｂの回りに回転可能である。内輪３９１の重心Ｇ１が、第１の軸線Ａ上に配置されている。入力部材２０および内輪３９１は、第１の磁気的噛み合い機構６４を介して非接触でトルク伝達可能に連結される。内輪３９１および出力部材２２は、第２の磁気的噛み合い機構６７を介して非接触でトルク伝達可能に連結される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸線上にそれぞれ中心軸線を有し上記第１の軸線の回りに回転可能な入力部材および出力部材と、上記入力部材および上記出力部材の差動回転を許容するように上記入力部材および上記出力部材を連結する中間部材と、を備え、
上記中間部材は、第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線上に中心軸線を有し上記第２の軸線の回りに回転可能であり、
上記中間部材の重心が、上記第１の軸線上に配置されており、
上記入力部材および上記中間部材が第１の磁気的噛み合い機構を介して非接触でトルク伝達可能に連結されるとともに、上記中間部材および上記出力部材が第２の磁気的噛み合い機構を介して非接触でトルク伝達可能に連結されていることを特徴とする揺動型歯車装置。
【請求項２】
請求項１において、上記第１の磁気的噛み合い機構は、入力部材および中間部材の互いの対向部のそれぞれに、入力部材および中間部材のそれぞれの中心軸線を中心とする環状に配置され、互いに磁気的に係合可能な複数の磁極を含み、
上記第２の磁気的噛み合い機構は、中間部材および出力部材の互いの対向部のそれぞれに、中間部材および出力部材のそれぞれの中心軸線を中心とする環状に配置され、互いに磁気的に係合可能な複数の磁極を含むことを特徴とする揺動型歯車装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の揺動型歯車装置と、
上記中間部材を駆動するための電動モータと、を備え、
入力部材の回転角に対する出力部材の回転角の比を変更可能であることを特徴とする伝達比可変機構。
【請求項４】
請求項３に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である伝達比を変更可能な車両用操舵装置であって、
上記入力部材が操舵部材に連結され、上記出力部材が転舵輪側部材に連結されてい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】
本発明は、揺動型歯車装置、伝達比可変機構および車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
揺動運動を行う歯車を含む揺動型歯車装置として、入力軸と出力軸との間を、第１〜第４の歯車で連結したものがある（例えば、特許文献１参照）。第１の歯車は、ハウジングに固定されている。第２歯車および第３歯車は、入力軸の傾斜部に支承された回転体に設けられている。第４歯車は、出力軸に連結されている。第１歯車と第２歯車とが噛み合っているとともに、第３歯車と第４歯車とが噛み合っている。傾斜部の軸線は、第１歯車の軸線に対して傾斜している。上記の構成により、入力軸の回転に伴って回転体に揺動運動が生じる。この揺動運動は、傾斜部の軸線と入力軸の軸線の交点を中心とする面ぶれ運動である。
【０００３】
第１歯車と第２歯車との噛み合いは、第１歯車に設けられたコロと、第２歯車に設けられた凹溝との噛み合いとされており、第１および第２歯車の噛み合い時に生ずる両者の摺動をコロの転動で吸収している。より具体的には、コロは、第１歯車に形成された凹部に嵌められている。コロの両端は、第１歯車に取り付けられたリテーナに回転可能に保持されている。そして、凹部から突出するコロによって、半円筒状の凸状歯を形成している。また、第２歯車には、断面半円状の凹溝が形成されている。そして、回転体が揺動運動を行うと、第１歯車のコロと第２歯車の凹溝とが噛み合う。この際、コロが凹溝に対して転動することで、コロと凹溝との間で摺動が生じ難くされている。
【０００４】
しかしながら、回転体の揺動運動の際、コロと凹溝との間には、コロの軸方向に関して大きな摩擦力が作用し、コロが凹溝に強く擦れてしまうので、コロのスムースな転動が妨げられてしまい、伝動効率の悪化を招く。
【特許文献１】特開２００８−１３３８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の歯車装置では、特許文献１の図５にあるように、回転体（揺動体）の重心が入出力軸の軸線上に配置されていない。したがって、回転体の揺動回転に起因する振動および騒音が発生する。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、伝動効率が高く、且つ振動および騒音の少ない揺動型歯車装置、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、第１の軸線（Ａ）上にそれぞれ中心軸線を有し上記第１の軸線の回りに回転可能な入力部材（２０）および出力部材（２２）と、上記入力部材および上記出力部材の差動回転を許容するように上記入力部材および上記出力部材を連結する中間部材（３９１）と、を備え、上記中間部材は、第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線（Ｂ）上に中心軸線を有し上記第２の軸線の回りに回転可能であり、上記中間部材の重心（Ｇ１）が、上記第１の軸線上に配置されており、上記入力部材および上記中間部材が第１の磁気的噛み合い機構（６４）を介して非接触でトルク伝達可能に連結されるとともに、上記中間部材および上記出力部材が第２の磁気的噛み合い機構（６７）を介して非接触でトルク伝達可能に連結されていることを特徴とする揺動型歯車装置（６）である（請求項１）。
【０００７】
本発明によれば、中間部材の重心が第１の軸線上に配置されている。これにより、中間部材が第２の軸線回りに回転したときに、中間部材の重心が第１の軸線回りを振れ動くことがなく、その結果、中間部材の回転振動を格段に低減できる。なお、入力部材および中間部材の相対向する端面に一対の歯車を形成して両者を機械的に噛み合わせ、且つ中間部材および出力部材の相対向する端面に一対の歯車を形成して両者を機械的に噛み合わせる場合には、本発明のような、中間部材の重心を第１の軸線上に配置することは、対応する上記歯車同士の噛み合いがうまく行われないことから、実現できない。本発明の、中間部材の重心を第１の軸線上に配置する構成は、第１の磁気的噛み合い機構によって入力部材と中間部材とが非接触にトルク伝達可能とされ、且つ第２の磁気的噛み合い機構によって中間部材と出力部材とが非接触にトルク伝達可能とされていることにより、実現可能となる。また、中間部材は、対応する入力部材および出力部材とそれぞれ非接触でトルク伝達される。これにより、入力部材と中間部材との間、および中間部材と出力部材との間の双方に関して、機械的な接触がない。よって、摺動抵抗をなくすことができるので、伝動効率を極めて高くでき、また、装置の駆動音を極めて小さくできる。
【０００８】
また、本発明において、上記第１の磁気的噛み合い機構は、入力部材および中間部材の互いの対向部（２０１ａ，３９１ａ）のそれぞれに、入力部材および中間部材のそれぞれの中心軸線を中心とする環状に配置され、互いに磁気的に係合可能な複数の磁極（７１，７２，７３，７４）を含み、上記第２の磁気的噛み合い機構は、中間部材および出力部材の互いの対向部（３９１ｂ，２２１ａ）のそれぞれに、中間部材および出力部材のそれぞれの中心軸線を中心とする環状に配置され、互いに磁気的に係合可能な複数の磁極（７７，７８，７９，８０）を含む場合がある（請求項２）。
【０００９】
この場合、入力部材および中間部材のそれぞれに複数の磁極を設ける簡易な構成により、第１の磁気的噛み合い機構を実現できる。また、中間部材および出力部材のそれぞれに複数の磁極を設ける簡易な構成により、第２の磁気的噛み合い機構を実現できる。
また、本発明において、上記の揺動型歯車装置と、上記中間部材を駆動するための電動モータ（２３）と、を備え、入力部材の回転角（θ１）に対する出力部材の回転角（θ２）の比（θ２／θ１）を変更可能である場合がある（請求項３）。この場合、電動モータが中間部材を駆動することにより、入力部材の回転角に対する出力部材の回転角の比を変更することができる。
【００１０】
また、本発明は、上記の伝達比可変機構（５）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）の比である伝達比（θ２／θ１）を変更可能な車両用操舵装置（１）であって、上記入力部材が操舵部材に連結され、上記出力部材が転舵輪側部材（１２）に連結されていることを特徴とする車両用操舵装置を提供するものである（請求項４）。
【００１１】
この場合、伝達比を可変可能とすることにより、車両の走行状態等に応じて操舵部材の操舵に対する転舵輪の転舵角を最適にできる。例えば、車庫入れ動作を行うとき等の、車両の停止時または低速走行時には、伝達比を大きくすることで、操舵量に対して転舵輪の転舵量を大きくすることができ、操舵部材の操作量を少なくできる。また、車両が雪道等を走行しているときには、カウンタステア操作を伝達比可変機構で自動的に行ういわゆるアクティブ操舵が可能となる。
【００１２】
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施の形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる揺動歯車装置を含む伝達比可変機構を備える車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト３等を介して左右の転舵輪４Ｌ，４Ｒのそれぞれに与えて転舵を行うものである。この車両用操舵装置１は、操舵部材２の操舵角θ１に対する転舵輪の転舵角θ２の比としての伝達比θ２／θ１を変更することのできるＶＧＲ（Variable Gear Ratio）機能を有している。
【００１４】
車両用操舵装置１は、操舵部材２と、操舵部材２に連なるステアリングシャフト３とを有している。ステアリングシャフト３は、互いに同軸上に配置された第１〜第３の軸としての第１〜第３のシャフト１１〜１３を含んでいる。第１〜第３のシャフト１１〜１３の中心軸線としての第１の軸線Ａは、当該第１〜第３のシャフト１１〜１３の回転軸線でもある。なお、以下では、ステアリングシャフト３の軸方向Ｓを単に軸方向Ｓといい、ステアリングシャフト３の周方向Ｃを単に周方向Ｃとい、ステアリングシャフト３の径方向Ｒを単に径方向Ｒという。
【００１５】
第１のシャフト１１の一端に操舵部材２が同行回転可能に連結されている。第１のシャフト１１の他端１１ｂと第２のシャフト１２の一端１２ａとは、伝達比可変機構５を介して差動回転可能に連結されている。第２のシャフト１２の他端と第３のシャフト１３の一端とは、トーションバー１４を介して、所定の範囲内で弾性的に相対回転可能且つ動力伝達可能に連結されている。
【００１６】
第３のシャフト１３の他端は、自在継手７、中間軸８、自在継手９および転舵機構１０等を介して、転舵輪４Ｌ，４Ｒと連なっている。
転舵機構１０は、自在継手９に連なるピニオン軸１５と、ピニオン軸１５の先端のピニオン１５ａに噛み合うラック１６ａを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸１６とを有している。ラック軸１６の一対の端部のそれぞれにタイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介してナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒが連結されている。
【００１７】
上記の構成により、操舵部材２の回転は、ステアリングシャフト３等を介して転舵機構１０に伝達される。転舵機構１０では、ピニオン１５ａの回転がラック軸１６の軸方向の運動に変換される。ラック軸１６の軸方向の運動は、各タイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して対応するナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒに伝えられ、これらのナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒに連結された対応する転舵輪４Ｌ，４Ｒがそれぞれ操向する。
【００１８】
伝達比可変機構５は、ステアリングシャフト３の第１および第２のシャフト１１，１２間の回転伝達比（伝達比θ２／θ１）を変更するためのものであり、ニューテーションギヤ機構とされている。この伝達比可変機構５は、第１のシャフト１１の他端１１ｂに設けられた入力部材２０と、転舵輪側部材としての第２のシャフト１２の一端１２ａに設けられた出力部材２２と、入力部材２０と出力部材２２との間に介在する軌道輪ユニット３９と、伝達比可変機構用モータ２３と、を含んでいる。
【００１９】
入力部材２０、出力部材２２および軌道輪ユニット３９の後述する内輪３９１によって、揺動型歯車装置６が形成されている。伝達比可変機構５は、入力部材２０の回転角としての転舵角θ１に対する出力部材２２の回転角としての転舵角θ２の比を変更可能である。
入力部材２０は、操舵部材２および第１のシャフト１１とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。出力部材２２は、第２のシャフト１２とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。第１の軸線Ａは、入力部材２０および出力部材２２の中心軸線であり、回転軸線である。
【００２０】
軌道輪ユニット３９は、第１の軌道輪としての内輪３９１と、第２の軌道輪としての外輪３９２と、内輪３９１および外輪３９２間に介在する玉等の転動体３９３と、含む軸受部材である。
内輪３９１は、入力部材２０と出力部材２２とを差動回転可能に連結するものであり、中間部材を構成している。内輪３９１および外輪３９２は、第１の軸線Ａに対して傾斜する中心軸線Ｂを有している。中心軸線Ｂは、内輪３９１の中心軸線および回転軸線である。また、内輪３９１および外輪３９２は、アクチュエータとしての伝達比可変機構用モータ２３が駆動することに伴い、第１の軸線Ａの回りに回転運動（いわゆるコリオリ運動）することが可能である。
【００２１】
伝達比可変機構用モータ２３は、軌道輪ユニット３９の径方向外方に配置されており、第１の軸線Ａ回りに関する外輪３９２の回転数を変更することにより、伝達比θ２／θ１を変更する。
伝達比可変機構用モータ２３は、例えば、電動のブラシレスモータであり、軌道輪ユニット３９の外輪３９２と第１の軸線Ａの回りを同行回転可能なロータ２３１と、このロータ２３１を取り囲みハウジング２４に固定されたステータ２３２とを含んでいる。
【００２２】
この車両用操舵装置１は、ステアリングシャフト３に操舵補助力を付与するための操舵補助力付与機構１９を備えている。操舵補助力付与機構１９は、伝達比可変機構５の出力部材２２に連なる入力軸としての上記第２のシャフト１２と、転舵機構１０に連なる出力軸としての上記第３のシャフト１３と、第２および第３のシャフト１２，１３を連結するトーションバー１４と、第２のシャフト１２と第３のシャフト１３との間に伝達されるトルクを検出する後述のトルクセンサ４４と、操舵補助用のアクチュエータとしての操舵補助用モータ２５と、操舵補助用モータ２５と第３のシャフト１３との間に介在する減速機構２６とを含んでいる。
【００２３】
操舵補助用モータ２５は、ブラシレスモータ等の電動モータからなる。この操舵補助用モータ２５の出力は、減速機構２６を介して第３のシャフト１３に伝達される。
減速機構２６は、例えばウォームギヤ機構からなり、操舵補助用モータ２５の出力軸２５ａに連結された駆動歯車としてのウォーム軸２７と、ウォーム軸２７と噛み合い且つ第３のシャフト１３に同行回転可能に連結された従動歯車としてのウォームギヤ２８とを含んでいる。
【００２４】
上記伝達比可変機構５および操舵補助力付与機構１９は、ハウジング２４に設けられている。ハウジング２４は、車両の乗員室（キャビン）内に配置されており、第１および第２のシャフト１１,１２を取り囲んでいる。なお、ハウジング２４を、中間軸８を取り囲むように配置してもよいし、ピニオン軸１５を取り囲むように配置してもよいし、車両のエンジンルーム内に配置してもよい。
【００２５】
上記伝達比可変機構用モータ２３および操舵補助用モータ２５の駆動は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む制御部２９によって制御される。制御部２９は、駆動回路４０を介して伝達比可変機構用モータ２３と接続されているとともに、駆動回路４１を介して操舵補助用モータ２５と接続されている。
制御部２９には、操舵角センサ４２、伝達比可変機構用モータ２３の回転角を検出するための回転角検出手段としてのモータレゾルバ４３、トルク検出手段としてのトルクセンサ４４、転舵角センサ４５、車速センサ４６およびヨーレートセンサ４７がそれぞれ接続されている。
【００２６】
操舵角センサ４２から制御部２９へは、操舵部材２の直進位置からの操作量である操舵角θ１に対応する値として、第１のシャフト１１の回転角についての信号が入力される。
モータレゾルバ４３から制御部２９へは、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へは、第２および第３のシャフト１２，１３間に作用するトルクＴについての信号が入力される。
【００２７】
転舵角センサ４５から制御部２９へは、転舵角θ２に対応する値として第３のシャフト１３（出力部材２２）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へは、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へは、車両のヨーレートγについての信号が入力される。
【００２８】
制御部２９は、各上記センサ４２〜４７の信号等に基づいて、伝達比可変機構用モータ２３および操舵補助用モータ２５の駆動を制御する。
上記の構成により、伝達比可変機構５の出力は、操舵補助力付与機構１９を介して転舵機構１０に伝達される。より具体的には、操舵部材２に入力された操舵トルクは、第１のシャフト１１を介して伝達比可変機構５の入力部材２０に入力され、出力部材２２から操舵補助力付与機構１９の第２のシャフト１２に伝達される。
【００２９】
第２のシャフト１２に伝達された操舵トルクは、トーションバー１４および第３のシャフト１３に伝わり、操舵補助用モータ２５からの出力と合わさって中間軸８等を介して転舵機構１０に伝達される。
図２は、図１の要部のより具体的な構成を示す断面図である。図２を参照して、ハウジング２４は、例えば、アルミニウム合金等の金属を筒状に形成してなるものであり、第１〜第３のハウジング５１〜５３を含んでいる。このハウジング２４内には、第１〜第８の軸受３１〜３８が収容されている。第１〜第５の軸受３１〜３５および第７〜第８の軸受３７〜３８は、それぞれ、アンギュラ玉軸受等の転がり軸受であり、第６の軸受３６は、針状ころ軸受等の転がり軸受である。
【００３０】
第１のハウジング５１は筒状をなしており、伝達比可変機構５および伝達比可変機構用モータ２３を収容している。第１のハウジング５１の一端は、端壁部材５４によって覆われている。第１のハウジング５１の一端と端壁部材５４とは、ボルト等の締結部材５５を用いて互いに固定されている。第１のハウジング５１の他端の内周面５６に、第２のハウジング５２の一端の環状凸部５７が嵌合されている。これら第１および第２のハウジング５１，５２は、ボルト等の締結部材（図示せず）を用いて互いに固定されている。
【００３１】
第２のハウジング５２は筒状をなしており、トルクセンサ４４およびモータレゾルバ４３を収容している。第２のハウジング５２の他端の外周面５９に、第３のハウジング５３の一端の内周面６０が嵌合している。
第３のハウジング５３は、筒状をなしており、減速機構２６を収容している。第３のハウジング５３の他端には環状の端壁６１が設けられている。
【００３２】
図３は、図２の伝達比可変機構５およびその周辺の拡大図である。図３を参照して、伝達比可変機構５の入力部材２０および出力部材２２は、それぞれ、環状をなしている。
入力部材２０は、入力部材本体２０１と、入力部材本体２０１の内径部に固定された筒状部２０２とを含んでいる。
第１のシャフト１１は、筒状部２０２の挿通孔２０２ａを挿通していることにより、筒状部２０２と同行回転可能に連結されている。第１のシャフト１１は、入力部材２０の筒状部２０２および第１の軸受３１を介して、第１のハウジング５１に回転可能に支持されている。
【００３３】
出力部材２２は、出力部材本体２２１と、出力部材本体２２１の内径部から延設された筒状部２２２とを含んでいる。
第２のシャフト１２は、出力部材２２の筒状部２２２の挿通孔２２２ａを挿通することにより、出力部材２２と同行回転可能に連結されている。第２のシャフト１２は、出力部材２２の筒状部２２および第３の軸受３３を介して、第２のハウジング５２の後述する環状の延伸部９２の先端に回転可能に支持されている。
【００３４】
入力部材２０の筒状部２０２は、第８の軸受３８を介して第２のシャフト１２の一端１２ａを回転可能に支持している。
軌道輪ユニット３９の外輪３９２は、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の内周に形成された傾斜孔６３に保持されており、ロータ２３１とは第１の軸線Ａの回りを同行回転する。ロータ２３１が第１の軸線Ａの回りを回転することに伴い、軌道輪ユニット３９がコリオリ運動する。
【００３５】
なお、外輪３９２が入力部材２０および出力部材２２を差動回転可能に連結するとともに、内輪３９１が伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１と同行回転可能に連結されるようにしてもよい。この場合、軌道輪ユニット３９は、内輪支持型となる。
図４は、伝達比可変機構５の要部の一部断面側面図である。図３および図４を参照して、入力部材本体２０１および内輪３９１のそれぞれに、第１の磁気的噛み合い機構６４が設けられている。これにより、入力部材２０と内輪３９１とは非接触にトルク伝達可能とされている。また、内輪３９１および出力部材２２のそれぞれに、第２の磁気的噛み合い機構６７が設けられている。これにより、内輪３９１と出力部材２２とは非接触にトルク伝達可能とされている。
【００３６】
第１の磁気的噛み合い機構６４は、入力部材本体２０１のうち内輪３９１と対向する対向端部２０１ａに設けられた第１の磁石６５と、内輪３９１のうち入力部材本体２０１と対向する一端としての対向端部３９１ａに設けられた第２の磁石６６と、を含んでいる。
第１の磁石６５は、第１の軸線Ａを中心とする環状をなす一体製形品からなる永久磁石であり、周方向Ｃに沿って並ぶ複数の磁極７１，７２を含んでいる。第１の磁石６５は、周方向Ｃの全域に亘ってＮ極７１、Ｓ極７２が交互に且つ等ピッチで配列されている。本実施の形態において、対をなすＮ極７１およびＳ極７２は、例えば４９対設けられている。第１の磁石６５の中心軸線は、第１の軸線Ａである。第１の磁石６５と入力部材本体２０１とは、第１の軸線Ａの回りを同行回転可能である。
【００３７】
第２の磁石６６は、第２の軸線Ｂを中心とする環状をなす一体製形品からなる永久磁石であり、第２の軸線Ｂの周方向Ｄ（以下、単に周方向Ｄという）に沿って並ぶ複数の磁極７３，７４を含んでいる。第２の磁石６６は、周方向Ｄの全域に亘ってＮ極７３、Ｓ極７４が交互に且つ等ピッチで配列されている。本実施の形態において、対をなすＮ極７３およびＳ極７４は、例えば５０対設けられている。第２の磁石６６の中心軸線は、第２の軸線Ｂである。第２の磁石６６と内輪３９１とは、第２の軸線Ｂの回りを同行回転可能である。
【００３８】
図５は、図４の矢印Ｖ方向に沿って見た要部の側面図である。図４および図５を参照して、第２の磁石６６は、第１の磁石６５とは軸方向Ｓに対向している。第１の磁石６５が第２の磁石６６に対して傾斜していることにより、第１の磁石６５の一部の磁極７１，７２と、第２の磁石６６の一部の磁極７３，７４とが互いに近接している。第１の磁石６５および第２の磁石６６の互いに近接している部分は、磁気的に噛み合う噛み合い領域７５を形成している。噛み合い領域７５において、第１の磁石６５の一方の磁極（Ｎ極７１またはＳ極７２）と、第２の磁石６６の他方の磁極（Ｓ極７４またはＮ極７３）とが互いに引き寄せられることにより、第１および第２の磁石６５，６６が磁気的に結合している。本実施の形態では、第１の磁石６５の極数が相対的に少なく、第２の磁石６６の極数が相対的に多いが、軌道輪ユニット３９の軸線としての第２の軸線Ｂが第１の軸線Ａに対して傾斜しているため、第１の磁石６５の磁極７１，７２のピッチＰ１（配置ピッチ）と、第２の磁石６６のピッチＰ２とは、等しいか、それに近い値となっている。
【００３９】
上記のように、第１の磁石６５の磁極７１，７２の数と、第２の磁石６６の磁極７３，７４の数とは、異ならされている。第１の磁石６５の磁極７１，７２の数と、第２の磁石６６の磁極７３，７４の数との差により、入力部材本体２０１と内輪３９１との速度比が決まる。
なお、第１および第２の磁石６５，６６のそれぞれを、円弧状のセグメント磁石を複数並べて全体として環状にしたもので形成してもよい。
【００４０】
再び図３および図４を参照して、第２の磁気的噛み合い機構６７は、内輪３９１のうち出力部材本体２２１と対向する他端としての対向端部３９１ｂに設けられた第３の磁石６８と、出力部材本体２２１のうち内輪３９１と対向する対向端部２２１ａに設けられた第４の磁石６９と、を含んでいる。
第３の磁石６８は、第２の軸線Ｂを中心とする環状をなす一体製形品からなる永久磁石であり、周方向Ｄに沿って並ぶ複数の磁極７７，７８を含んでいる。第３の磁石６８は、周方向Ｄの全域に亘ってＮ極７７、Ｓ極７８が交互に且つ等ピッチで配列されている。本実施の形態において、対をなすＮ極７７およびＳ極７８は、例えば５０対設けられている。第３の磁石６８の中心軸線は、第２の軸線Ｂである。第３の磁石６８と内輪３９１とは、第２の軸線Ｂの回りを同行回転可能である。
【００４１】
第４の磁石６９は、第１の軸線Ａを中心とする環状をなす一体製形品からなる永久磁石であり、周方向Ｃに沿って並ぶ複数の磁極７９，８０を含んでいる。第４の磁石６９は、周方向Ｃの全域に亘ってＮ極７９、Ｓ極８０が交互に且つ等ピッチで配列されている。本実施の形態において、対をなすＮ極７９およびＳ極８０は、例えば５０対設けられている。第４の磁石６９の中心軸線は、第１の軸線Ａである。第４の磁石６９と出力部材本体２２１とは、第１の軸線Ａの回りを同行回転可能である。
【００４２】
図６は、図４の矢印ＶＩ方向に沿って見た要部の側面図である。図４および図６を参照して、第３の磁石６８は、第４の磁石６９とは軸方向Ｓに対向している。第３の磁石６８が第４の磁石６９に対して傾斜していることにより、第３の磁石６８の一部の磁極７７，７８と、第４の磁石６９の一部の磁極７９，８０とが互いに近接している。第３の磁石６８および第４の磁石６９の互いに近接している部分は、磁気的に噛み合う噛み合い領域８１を形成している。噛み合い領域８１において、第３の磁石６８の一方の磁極（Ｎ極７７またはＳ極７８）と、第４の磁石６９の他方の磁極（Ｓ極８０またはＮ極７９）とが互いに引き寄せられることにより、第３および第４の磁石６８，６９が磁気的に結合している。本実施の形態では、第３の磁石６８の極数および第４の磁石６９の極数が等しいが、軌道輪ユニット３９の軸線としての第２の軸線Ｂが第１の軸線Ａに対して傾斜しているので、第３の磁石６８の磁極７７，７８のピッチＰ３は、第４の磁石６９のピッチＰ４よりも長い。
【００４３】
なお、第３および第４の磁石６８，６９のそれぞれを、円弧状のセグメント磁石を複数並べて全体として環状にしたもので形成してもよい。また、第３の磁石６８の極数と、第４の磁石６９の極数とを異ならせてもよい。
図４を参照して、第２の軸線Ｂの径方向に関して、第２の軸線Ｂと第１の磁気的噛み合い機構６４の噛み合い領域７５との距離Ｅ１が相対的に短くされており、第２の軸線Ｂと第２の磁気的噛み合い機構６７の噛み合い領域８１との距離Ｅ２が相対的に長くされている。
【００４４】
軌道輪ユニット３９の重心Ｇ０は、第１の軸線Ａ上に配置されているとともに、第２の軸線Ｂ上に配置されている。すなわち、軌道輪ユニット３９の重心Ｇ０は、第１の軸線Ａおよび第２の軸線Ｂの交点Ｆ上に配置されている。
具体的には、軌道輪ユニット３９の内輪３９１の、第２および第３の磁石６６，６８を含む全域の密度、すなわち単位体積当たりの質量が均一にされている。同様に、外輪３９２の全域の密度が均一にされている。同様に、各転動体３９３のそれぞれの密度が均一にされている。
【００４５】
内輪３９１の重心Ｇ１は、軌道輪ユニット３９の重心Ｇ０と合致している。同様に、外輪３９２の重心Ｇ２は、軌道輪ユニット３９の重心Ｇ０と合致している。各転動体３９３は、第２の軸線Ｂを中心として、周方向Ｄに等間隔に配置されている。各転動体３９３の中心Ｈの位置は、軌道輪ユニット３９の軸方向に関して、交点Ｆの位置と揃えられている。
【００４６】
図３を参照して、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１は、軸方向Ｓに延びる筒状のロータコア８５と、ロータコア８５の外周面に固定された永久磁石８６とを含んでいる。
ロータコア８５の一端には、第２の軸受３２のための被保持孔８７が形成されている。この被保持孔８７の径方向内方には、環状の軸受保持部８８が設けられている。軸受保持部８８は、第１のハウジング５１の一端の内径部に形成された環状凸部８９に形成されている。これらの被保持孔８７と軸受保持部８８との間に第２の軸受３２が介在している。これにより、ロータコア８５の一端が第１のハウジング５１に回転可能に支持されている。
【００４７】
ロータコア８５の中間部には、第４の軸受３４のための被保持孔９０が形成されている。この被保持孔９０の径方向内方には、環状の軸受保持部９１が設けられている。軸受保持部９１は、第２のハウジング５２の内径部としての環状の延伸部９２に形成されている。環状の延伸部９２は、第２のハウジング５２の他端に設けられた端壁９３から、軸方向Ｓの一方Ｓ１側に延びる筒状をなしており、ロータコア８５を挿通している。
【００４８】
上記の被保持孔９０と軸受保持部９１との間に、第４の軸受３４が介在している。これにより、ロータコア８５の中間部が、第２のハウジング５２の環状の延伸部９２に回転可能に支持されている。第２および第４の軸受３２，３４によって、ロータコア８５が両持ち支持されている。
ロータ２３１の永久磁石８６は、周方向Ｃに交互に異なる磁極を有しており、周方向Ｃに関して、Ｎ極とＳ極とが交互に等間隔に配置されている。永久磁石８６は、ロータコア８５の中間部に外嵌固定されている。
【００４９】
伝達比可変機構用モータ２３のステータ２３２は、第１のハウジング５１の内周面に固定されている。
モータレゾルバ４３は、レゾルバロータ１０５とレゾルバステータ１０６とを含んでいる。レゾルバロータ１０５は、ロータコア８５の他端の外周面に固定されている。レゾルバステータ１０６は、第２のハウジング５２の筒状の外径部１０７の内周面に固定されている。外径部１０７と環状の延設部９２とは、端壁９３を介して連結されている。
【００５０】
図２を参照して、トルクセンサ４４は、第２のシャフト１２の中間部に固定された多極磁石１１５と、第３のシャフト１３の一端に支持され、多極磁石１１５が発生する磁界内に配置されて磁気回路を形成する一対の軟磁性体としての磁気ヨーク１１６，１１７と、磁気ヨーク１１６，１１７からの磁束を誘導する一対の集磁リング１１９，１２０と、を含んでいる。
【００５１】
各磁気ヨーク１１６，１１７は、合成樹脂部材１１８にモールドされている。合成樹脂部材１１８は、第３のシャフト１３の一端に同行回転可能に連結されている。集磁リング１１９，１２０は、合成樹脂部材１２１によりモールドされている。合成樹脂部材１２１は、第２のハウジング５２の環状の延伸部９２に保持されている。
第２および第３のシャフト１２，１３の相対回転量に応じて磁気ヨーク１１６，１１７に磁束が生じるようになっており、この磁束は、集磁リング１１９，１２０により誘導され、合成樹脂部材１２１に埋設されたホールＩＣ（図示せず）により検出される。これにより、第２のシャフト１２に加えられたトルクに応じた磁束密度を検出することが出来る。
【００５２】
トルクセンサ４４に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側に第５の軸受３５が配置されている。第２のハウジング５２の端壁９３は、第５の軸受３５を介して第３のシャフト１３を回転可能に支持している。第２のシャフト１２と第３のシャフト１３とは、第６の軸受３６を介して相対回転可能に互いに支持されている。第３のハウジング５３の端壁６１は、第７の軸受３７を介して第３のシャフト１３を回転可能に支持している。
【００５３】
図７（Ａ）は、伝達比可変機構５の要部の模式図である。図７（Ａ）を参照して、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の駆動により、軌道輪ユニット３９の外輪３９２および内輪３９１は、第１の軸線Ａの回りを回転する。このとき、軌道輪ユニット３９の重心Ｇ０が第１の軸線Ａ（モータ回転軸）上に配置されていることにより、軌道輪ユニット３９の内輪３９１、外輪３９２および転動体３９３は、振動を生じない。
【００５４】
本実施の形態のように、入力部材２０と内輪３９１とを非接触で磁気的に噛み合い可能とし、且つ、内輪３９１と出力部材２２とを非接触で磁気的に噛み合い可能としている構成であるので、上記した、軌道輪ユニット３９の重心Ｇ０を第１の軸線Ａ（モータ回転軸）上に配置する構成が可能となっている。
例えば、機械的噛み合い部を持つ比較例の要部の構成の模式図を図７（Ｂ）に示す。この比較例では、入力部材１６１および軌道輪ユニット１５１の内輪１５３は、互いの対向端面に形成された歯車同士の噛み合いにより、機械的に噛み合っている。また、内輪１５３および出力部材１６２は、互いの対向端面に形成された歯車同士の噛み合いにより、機械的に噛み合っている。
【００５５】
この比較例では、軌道輪ユニット１５１の外輪１５２および内輪１５３の重心１５４，１５５が第１の軸線１５６上に配置されていないことにより、軌道輪ユニット１５１の重心１５７が第１の軸線１５６上に配置されていない。この場合、内輪１５３および外輪１５２は、側面視において、軌道輪ユニット１５１の重心１５７と第１の軸線１５６との距離１５８を振幅とする振動を生じてしまう。
【００５６】
また、この比較例のように、入力部材１６１、内輪１５３および出力部材１６２が機械的に噛み合う構成では、図７（Ａ）に示すような構成、すなわち、軌道輪ユニット１５１の重心１５７を第１の軸線１５６上に配置することは、対応する歯車同士の噛み合いがうまく行われないことから、物理的に成立しない。
以上の次第で、本実施の形態によれば、軌道輪ユニット３９の内輪３９１および外輪３９２の重心Ｇ１，Ｇ２が第１の軸線Ａ上に配置されている。これにより、内輪３９１および外輪３９２が第２の軸線Ｂの回りに回転したときに、内輪３９１および外輪３９２の重心Ｇ１，Ｇ２が第１の軸線Ａの回りを振れ動くことがなく、その結果、内輪３９１および外輪３９２の回転振動を格段に低減できる。
【００５７】
内輪３９１の重心Ｇ１を第１の軸線Ａ上に配置する構成は、第１の磁気的噛み合い機構６４によって入力部材２０と内輪３９１とが非接触にトルク伝達可能とされ、且つ第２の磁気的噛み合い機構６７によって内輪３９１と出力部材２２とが非接触にトルク伝達可能とされていることにより、実現可能となる。
また、内輪３９１は、対応する入力部材２０および出力部材２２と対応する第１および第２の磁気的噛み合い機構６４，６７によってそれぞれ非接触でトルク伝達される。これにより、入力部材２０と内輪３９１との間、および内輪３９１と出力部材２２との間の双方に関して、機械的な接触がない。よって、摺動抵抗をなくすことができるので、伝達比可変機構５の伝動効率を極めて高くでき、また、伝達比可変機構５の駆動音を極めて小さくできる。したがって、操舵部材２の操舵フィーリングが優れたものとなる。
【００５８】
さらに、第１および第２の磁気的噛み合い機構６４，６７は、それぞれ、非接触の噛み合い機構であるので、入力部材２０と内輪３９１とのスリップ運動、および内輪３９１と出力部材２２とのスリップ運動の許容度が高い。したがって、入力部材２０と内輪３９１との配置（アライメント）の自由度を高くできるとともに、内輪３９１と出力部材２２との配置の自由度を高くできる。その結果、内輪３９１の重心Ｇ１を第１の軸線上Ａに配置するレイアウトを容易に実現できる。
【００５９】
また、入力部材２０に第１の磁石６５を設けるとともに、内輪３９１に第２の磁石６６を設けることにより、入力部材２０および内輪３９１のそれぞれに複数の磁極７１，７２；７３，７４を設けている。このような簡素な構成により、第１の磁気的噛み合い機構６４を実現できる。
また、内輪３９１に第３の磁石６８を設けるとともに、出力部材２２に第４の磁石６９を設けることにより、内輪３９１および出力部材２２のそれぞれに複数の磁極７７，７８；７９，８０を設けている。このような簡素な構成により、第２の磁気的噛み合い機構６７を実現できる。
【００６０】
さらに、伝達比可変機構用モータ２３が内輪３９１を駆動することにより、伝達比θ２／θ１を変更することができる。
伝達比θ２／θ１を可変可能とすることにより、車両の走行状態等に応じて操舵部材２の操舵に対する転舵輪４Ｌ，４Ｒの転舵角θ２を最適にできる。例えば、車庫入れ動作を行うとき等の、車両の停止時または低速走行時には、伝達比θ２／θ１を大きくすることで、操舵部材２の操舵量に対して転舵輪４Ｌ，４Ｒの転舵量を大きくすることができ、操舵部材２の操作量を少なくできる。また、車両が雪道等を走行しているときには、カウンタステア操作を伝達比可変機構５で自動的に行ういわゆるアクティブ操舵が可能となる。
【００６１】
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、軌道輪ユニットの内輪を伝達比可変機構用モータで回転駆動するとともに、外輪と入力部材とを第１の磁気的噛み合い機構で連結し、さらには外輪と出力部材とを第２の磁気的噛み合い機構で連結してもよい。
【００６２】
また、本発明を、車両用操舵装置に備えられる揺動型歯車装置以外の他の一般の揺動型歯車装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる揺動型歯車装置を含む伝達比可変機構を備える車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の要部のより具体的な構成を示す断面図である。
【図３】図２の伝達比可変機構およびその周辺の拡大図である。
【図４】伝達比可変機構の要部の一部断面側面図である。
【図５】図４の矢印Ｖ方向に沿って見た要部の側面図である。
【図６】図４の矢印ＶＩ方向に沿って見た要部の側面図である。
【図７】（Ａ）は、本実施の形態の伝達比可変機構の要部の模式図であり、（Ｂ）は、比較例の要部の構成の模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…車両用操舵装置、２…操舵部材、４Ｌ，４Ｒ…転舵輪、５…伝達比可変機構、６…揺動型歯車装置、１２…転舵輪側部材（第２のシャフト）、２０…入力部材、２２…出力部材、２３…伝達比可変機構用モータ（電動モータ）、６４…第１の磁気的噛み合い機構、６７…第２の磁気的噛み合い機構、７１，７２，７３，７４，７７，７８，７９，８０…磁極、２０１ａ…（入力部材の）対向端部、２２１ａ…（出力部材の）対向端部、３９１…（軌道輪ユニットの）内輪（中間部材）、３９１ａ…（内輪の）対向端部（中間部材の対向部）、３９１ｂ…（内輪の）対向端部（中間部材の対向部）、Ａ…第１の軸線、Ｂ…第２の軸線、Ｇ１…（軌道輪ユニットの内輪の）重心（中間部材の重心）、θ１…操舵角（入力部材の回転角）、θ２…転舵角（出力部材の回転角）、θ２／θ１…伝達比（入力部材の回転角に対する出力部材の回転角の比）。
【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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