(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして出力軸に伝達する差動機構と、前記差動機構及びモータを収容するとともに前記入力軸の回転によって回転されないハウジングと、前記ハウジングとモータシャフトとを相対回転不能にロックするロック装置とを備え、前記ロック装置は、前記モータシャフトと一体に設けられるとともに外周面に係合溝が形成されたロックホルダ、及び前記係合溝に係合することにより前記ロックホルダの回転を拘束可能なロックアームを有し、前記モータシャフトと前記ロックホルダとの間には、摩擦抵抗に基づいて前記モータシャフトと前記ロックホルダとの相対回転を規制又は許容するトルクリミットリングが介在される伝達比可変装置であって、
前記モータシャフトの外周面に形成されたシャフト凹部、初期組み付け状態で該シャフト凹部に対面するように前記ロックホルダの内周面に形成されたホルダ凹部、前記シャフト凹部と前記ホルダ凹部とを連通するように前記トルクリミットリングに形成された連通孔、これらシャフト凹部、ホルダ凹部及び連通孔により区画される収容室、該収容室内に収容される係合部材を備え、
前記シャフト凹部は、前記モータシャフトと前記ロックホルダとが相対回転可能となるように前記係合部材を収容可能に形成されるとともに、前記ホルダ凹部は、前記モータシャフトと前記ロックホルダとが相対回転不能となるように前記係合部材の一部が前記シャフト凹部内に突出した状態で該係合部材を収容可能に形成され、
前記係合部材は、前記モータシャフトと前記ロックホルダとが相対回転可能となる位置と相対回転不能となる位置との間を移動可能であることを特徴とする伝達比可変装置。
【請求項２】
請求項１に記載の伝達比可変装置において、
前記係合部材は、前記収容室内で転動可能に構成されたことを特徴とする伝達比可変装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の伝達比可変装置において、
前記係合部材を前記ホルダ凹部側に付勢する弾性部材を備えたことを特徴とする伝達比可変装置。
【請求項４】
請求項３に記載の伝達比可変装置において、
前記シャフト凹部は、前記モータシャフトの径方向に貫通して形成され、
前記弾性部材は、前記モータシャフトの内周面に設けられるとともに、前記シャフト凹部を閉塞するシート部を有することを特徴とする伝達比可変装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝達比可変装置及び車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、差動機構を用いてステアリング操作に基づく入力軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして出力軸に伝達する伝達比可変装置がある。この種の伝達比可変装置として、ハウジングが自動車の車体に対して固定され、前記入力軸の回転によってハウジングが回転されないハウジング固定型のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。一般に、こうしたハウジング固定型の伝達比可変装置には、モータシャフトとハウジングとを相対回転不能にロックし、モータシャフトの回転を拘束するロック装置が設けられている。そして、このロック装置の作動によって、モータシャフトの回転を拘束することにより、モータへの電力供給の停止時等において、モータシャフトが空転（自由回転）することを防ぎ、入力軸と出力軸との間のトルク伝達が不能になることを防止している。
【０００３】
このようなロック装置は、モータシャフトと一体的に設けられるロックホルダと、車体に対して固定されたハウジング等に設けられるロックアームとを備え、ロックホルダの外周面に形成された係合溝にロックアームの係合爪を係合させることによりモータシャフトの回転を拘束するように構成されている。
【０００４】
ところで、波動歯車機構等からなる差動機構に異物の噛み込み等の異常が発生すると、入力軸及び出力軸がモータシャフトに対して相対回転できなくなることがある。そのため、例えばロック装置によりモータシャフトの回転が拘束されたロック状態において、差動機構に異常が発生すると、入力軸及び出力軸の回転も拘束されることになり、ステアリング操作の妨げとなる虞がある。そこで、ロック装置には、モータシャフトとロックホルダとの間に介在されるトルクリミットリングが設けられており、所定値以上のトルク入力があった場合には、ロック状態であってもモータシャフトの回転を許容するようになっている。詳しくは、こうしたトルクリミットリングは、例えばその外周面とモータシャフトとの間の摩擦抵抗に基づいてモータシャフトとロックホルダとの相対回転を規制するとともに、所定値以上のトルク入力がある場合には、前記外周面が滑り面となることにより上記相対回転を許容する、即ちトルクリミッタとしての機能を果たすようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３８９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、トルクリミットリングによりモータシャフトとロックホルダとの相対回転が許容されるのは、上記のようにロック状態で差動機構に異物の噛み込みが発生した場合等の異常時において、モータシャフトの回転が拘束されていることによりステアリング操作が妨げられることを防ぐためである。つまり、フェールセーフ措置としてロックホルダをモータシャフトに対して相対回転させるものであるため、通常使用時にモータシャフトとロックホルダとが相対回転することは、装置の信頼性確保等の観点から好ましいものではない。
【０００７】
しかしながら、モータシャフトが高速で回転している状態（例えばステアリングを操舵エンドまで切り込んだ状態からさらに切り込んだ場合等）でロック装置が作動すると、ロックホルダの係合溝にロックアームの係合爪が係合する瞬間（ロック時）に、上記所定値以上の衝撃トルクがロックホルダに作用することがある。この結果、異常時でなくとも、モータシャフトとロックホルダとが相対回転する所謂ロックホルダずれが生じる虞があり、この点においてなお改善の余地があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ロック時の衝撃トルクによるロックホルダずれを抑制できる伝達比可変装置及び車両用操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、入力軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして出力軸に伝達する差動機構と、前記差動機構及びモータを収容するとともに前記入力軸の回転によって回転されないハウジングと、前記ハウジングとモータシャフトとを相対回転不能にロックするロック装置とを備え、前記ロック装置は、前記モータシャフトと一体に設けられるとともに外周面に係合溝が形成されたロックホルダ、及び前記係合溝に係合することにより前記ロックホルダの回転を拘束可能なロックアームを有し、前記モータシャフトと前記ロックホルダとの間には、摩擦抵抗に基づいて前記モータシャフトと前記ロックホルダとの相対回転を規制又は許容するトルクリミットリングが介在される伝達比可変装置であって、前記モータシャフトの外周面に形成されたシャフト凹部、初期組み付け状態で該シャフト凹部に対面するように前記ロックホルダの内周面に形成されたホルダ凹部、前記シャフト凹部と前記ホルダ凹部とを連通するように前記トルクリミットリングに形成された連通孔、これらシャフト凹部、ホルダ凹部及び連通孔により区画される収容室、該収容室内に収容される係合部材を備え、前記シャフト凹部は、前記モータシャフトと前記ロックホルダとが相対回転可能となるように前記係合部材を収容可能に形成されるとともに、前記ホルダ凹部は、前記モータシャフトと前記ロックホルダとが相対回転不能となるように前記係合部材の一部が前記シャフト凹部内に突出した状態で該係合部材を収容可能に形成され、前記係合部材は、前記モータシャフトと前記ロックホルダとが相対回転可能となる位置と相対回転不能となる位置との間を移動可能であることを要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、ロックホルダずれが生じ易い状態、すなわちモータシャフトが高速で回転している状態では、係合部材は遠心力により径方向外側に移動してホルダ凹部内に収容され、モータシャフトとロックホルダとが相対回転不能となるように係合部材の一部がシャフト凹部内に突出した状態となる。そのため、モータシャフトとロックホルダとが互いに相対回転し始めるときに、ホルダ凹部に収容された状態の係合部材がシャフト凹部に引っ掛かることで、瞬間的に、これらが相対回転不能となる。ここで、ロック時に生じる衝撃トルクは、極めて短い間だけロックホルダに作用するものであるため、係合部材によってモータシャフトとロックホルダとが瞬間的に相対回転不能となることにより、ロック時の衝撃トルクによるロックホルダずれを抑制できる。また、モータシャフトとロックホルダとを相対回転させるトルクが継続して作用し、係合部材がシャフト凹部内に収容されると、モータシャフトとロックホルダとが互いに相対回転可能な状態になり、トルクリミットリングによりこれらの相対回転が許容されるようになる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の伝達比可変装置において、前記係合部材は、前記収容室内で転動可能に構成されたことを要旨とする。
上記構成によれば、係合部材は、転動することにより収容室内を移動するため、長期に亘る使用により係合部材が収容室内を繰り返し移動しても、係合部材やモータシャフト等が摩耗し難くなる。これにより、例えば摩耗粉がトルクリミットリングとモータシャフトとの間に詰まって、モータシャフトとロックホルダとが円滑に相対回転できなくなることを防止できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の伝達比可変装置において、前記係合部材を前記ホルダ凹部側に付勢する弾性部材を備えたことを要旨とする。
上記構成によれば、係合部材が弾性部材によりホルダ凹部側に付勢されるため、確実に係合部材がホルダ凹部内に収容されるようなる。これにより、ロック時に生じる衝撃トルクに起因したロックホルダずれを確実に抑制できる。また、係合部材がシャフト凹部側に移動する際に、弾性部材を弾性変形させる必要があることから、同係合部材がシャフト凹部内に収容され難くなる。従って、弾性部材を用いない構成に比べ、係合部材によりモータシャフトとロックホルダとの相対回転が規制される状態を長く維持することができるようになり、モータシャフトとロックホルダとの相対回転を十分に抑制できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の伝達比可変装置において、前記シャフト凹部は、前記モータシャフトの径方向に貫通して形成され、前記弾性部材は、前記モータシャフトの内周面に設けられるとともに、前記シャフト凹部を閉塞するシート部を有することを要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、シート部がシャフト凹部におけるモータシャフトの内周面側の開口を閉塞するようにして、弾性部材が同モータシャフトの内周面に設けられるため、シャフト凹部内に同弾性部材を収容しなくともよくなる。そのため、例えばシャフト凹部を外周面側のみに開口するように形成し、同シャフト凹部内に係合部材及び弾性部材を一緒に挿入する場合に比べ、伝達比可変装置の組み付け性の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置であることを要旨とする。
上記構成によれば、ロック時の衝撃トルクによるロックホルダずれを抑制することができ、信頼性の高い車両用操舵装置を提供できる。また、運転者によるステアリング操作のように、モータシャフトとロックホルダとを互いに相対回転させるトルクが継続して作用する場合には、上記のように係合部材がシャフト凹部内に収容されることで、これらの相対回転が許容されるため、異常時にステアリング操作が妨げられることを防止できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ロック時の衝撃トルクによるロックホルダずれを抑制することが可能な伝達比可変装置及び車両用操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置の概略構成図。
【図２】伝達比可変装置の断面図。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面でのロック装置を示す概略構成図。
【図４】第１実施形態におけるロックホルダとモータシャフトとの相対回転を規制する状態のキー機構を示す拡大断面図。
【図５】第１実施形態におけるロックホルダとモータシャフトとの相対回転を許容する状態のキー機構を示す拡大断面図。
【図６】第２実施形態におけるロックホルダとモータシャフトとの相対回転を規制する状態のキー機構を示す拡大断面図。
【図７】第２実施形態におけるロックホルダとモータシャフトとの相対回転を許容する状態のキー機構を示す拡大断面図。
【図８】別例におけるロックホルダとモータシャフトとの相対回転を規制する状態のキー機構を示す拡大断面図。
【図９】別例におけるロックホルダとモータシャフトとの相対回転を規制する状態のキー機構を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、本発明を車両用操舵装置に具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両用操舵装置１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。これにより、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。なお、ステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
【００１９】
また、ラック軸５を収容し、車体に対して固定されているラックハウジング１３には、モータ１４を駆動源としてラック軸５を軸方向移動させることにより操舵系にアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ１５が設けられている。一方、ピニオンシャフト１０には、そのパワーアシスト制御に用いる操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１６、並びにステアリング２と転舵輪１２との間の伝達比（ギヤ比）を変更可能とした伝達比可変装置１８が設けられている。
【００２０】
図２に示すように、ラックハウジング１３の上面には、略円筒状に形成されたピニオンハウジング２０が固定されている。ピニオンシャフト１０は、このピニオンハウジング２０内に挿通されることにより、その一端に形成されたピニオン歯１０ａがラック軸５のラック歯（図示略）と噛合された状態で回転可能に支持されている。本実施形態のピニオンハウジング２０は、ラックハウジング１３の上部に固定されたロアハウジング２３と、該ロアハウジング２３の上端に連結されたアッパハウジング２４とにより構成されている。そして、ピニオンハウジング２０の内部には、上記のトルクセンサ１６及び伝達比可変装置１８が収容されている。
【００２１】
詳述すると、ピニオンシャフト１０は、インターミディエイトシャフト９に連結される（図１参照）ことによりステアリング操作に伴う回転が入力される入力軸２５と、一端に上記ピニオン歯１０ａが形成された出力軸２６とにより構成されている。そして、伝達比可変装置１８は、これら入力軸２５及び出力軸２６の間に介在された差動機構２７と、該差動機構２７を駆動するモータ２８とを備え、ハウジングとしての前記アッパハウジング２４に収容されている。また、アッパハウジング２４は上記のように車体に対して固定されたラックハウジング１３に固定されており、入力軸２５の回転によって回転されないようになっている。
【００２２】
本実施形態では、出力軸２６は、ロアハウジング２３に設けられた軸受２９ａ，２９ｂに軸支されることにより、その一端がアッパハウジング２４内に突出した状態で回転可能に支持されている。また、伝達比可変装置１８の駆動源であるモータ２８には、中空状のモータシャフト３０を有するブラシレスモータが採用されている。このモータ２８は、モータハウジング２８ａを介して、そのステータ３１がアッパハウジング２４の内周に固定されることにより、車体に対して固定された同アッパハウジング２４に対して回転不能に設けられている。そして、アッパハウジング２４内に突出された出力軸２６の一端は、このモータシャフト３０内に挿通されることにより、同アッパハウジング２４の上端部２４ａ（図２における上側の端部）近傍まで延設されている。
【００２３】
なお、出力軸２６は、その一端が差動機構２７に連結される第１の軸部材３２と、一端にピニオン歯１０ａが形成された第２の軸部材３３とを、トーションバー３４を介して連結することにより形成されている。そして、トルクセンサ１６は、そのトーションバー３４の捻れ角を測定することにより、操舵系に入力される操舵トルクを検出するように構成されている。
【００２４】
一方、入力軸２５は、アッパハウジング２４の上端部２４ａに設けられた軸受３５により回転自在に支承されている。そして、差動機構２７は、同モータ２８の軸方向におけるステアリング側（図２における上側）に並置されている。
【００２５】
この差動機構２７には、同軸に並置されたステイサーキュラスプライン４１及びドライブサーキュラスプライン４２と、これら各サーキュラスプライン４１，４２と部分的に噛み合うように同軸配置された筒状のフレクスプライン４３と、モータ駆動によりフレクスプライン４３の噛合部を回転させる波動発生器４４とからなる波動歯車機構４５が用いられている。
【００２６】
各サーキュラスプライン４１，４２には、互いに異なる歯数が設定されており、フレクスプライン４３は、略楕円状に撓められた状態で各サーキュラスプライン４１，４２の内側に配置されている。これにより、フレクスプライン４３は、その外歯が該各サーキュラスプライン４１，４２の内歯とそれぞれ部分的に噛合される。また、波動発生器４４は、フレクスプライン４３の内側に配置されており、モータ２８に駆動されて上記撓められたフレクスプライン４３の略楕円形状、即ち両サーキュラスプライン４１，４２との噛合部を回転させるように構成されている。そして、モータ２８側に配置されたステイサーキュラスプライン４１には、入力軸２５が連結されるとともに、アッパハウジング２４の上端部２４ａ側に配置されたドライブサーキュラスプライン４２には、両サーキュラスプライン４１，４２よりも軸方向における上端部２４ａ側に突出された出力軸２６の一端が連結されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、出力軸２６（第１の軸部材３２）は、同出力軸２６の外周に嵌合される筒状部４６ａと、その外周から径方向外側に延設されてドライブサーキュラスプライン４２の内周に嵌合されるフランジ部４６ｂとからなる連結部材４６を介してドライブサーキュラスプライン４２に連結されている。また、入力軸２５の内端には、その内径が各サーキュラスプライン４１，４２の外径よりも大径に形成された筒状部２５ａが形成されており、入力軸２５は、この筒状部２５ａ内に波動歯車機構４５及び連結部材４６を収容する態様で、その内周がステイサーキュラスプライン４１の外周に圧入嵌合されることにより、同ステイサーキュラスプライン４１と連結されている。
【００２８】
そして、このように入力軸２５及び出力軸２６、並びにモータシャフト３０に対してそれぞれ連結された波動歯車機構４５をモータ駆動することにより、ステアリング２と転舵輪１２との間の伝達比（ギヤ比）を変更することが可能とされている。
【００２９】
詳しくは、ステアリング操作に伴う入力軸２５の回転は、該入力軸２５に連結されたステイサーキュラスプライン４１からフレクスプライン４３を介してドライブサーキュラスプライン４２に伝達され、これにより出力軸２６へと伝達される。また、波動発生器４４がモータ２８によって駆動され、フレクスプライン４３の楕円形状、即ち両サーキュラスプライン４１，４２との噛合部が回転することにより、両サーキュラスプライン４１，４２間の歯数差に基づく回転差が、モータ駆動に基づく回転として上記ステアリング操作に基づく回転に上乗せされて出力軸２６へと伝達される。これにより、入力軸２５と出力軸２６との間の回転伝達比、即ちステアリング２と転舵輪１２との間の伝達比を変更することが可能となっている。
【００３０】
また、伝達比可変装置１８は、モータ２８の軸方向における反ステアリング側（図２における下側）に、ピニオンハウジング２０に対してモータシャフト３０を回転不能にロックするロック装置５１を備えている。そして、このロック装置５１の作動により、必要に応じて、その伝達比を機械的に固定することが可能となっている。図３に示すように、ロック装置５１は、モータシャフト３０に固定されたロックホルダ５２と、該ロックホルダ５２（の回転）を拘束可能なロックアーム５３と、該ロックアーム５３を駆動するソレノイド５４とを備えている。
【００３１】
ロックホルダ５２は、略円環状に形成されるとともに、モータシャフト３０の一端（ラック軸５側の軸方向端部）において同モータシャフト３０と同軸に固定されている（図２参照）。そして、ロックホルダ５２の外周面５２ａには、その厚み方向両側に開口した複数（本実施形態では４つ）の係合溝５６が凹設されている。
【００３２】
また、モータシャフト３０とロックホルダ５２との間には、トルクリミットリング５７が介在されている。本実施形態のトルクリミットリング５７は、長尺状の金属板を略環状に湾曲させることにより形成されており、その環状のリング部からは径方向内側に突出する複数の凸部５８（図４参照）が形成されている。そして、トルクリミットリング５７は、その内周面（凸部５８）とモータシャフト３０との摩擦抵抗に基づいてモータシャフト３０とロックホルダ５２との相対回転を規制する。一方、トルクリミットリング５７は、所定値以上のトルク入力がある場合には、その内周面が滑り面となることにより、モータシャフト３０に対して相対回転することで上記モータシャフト３０とロックホルダ５２との相対回転を許容する、即ちトルクリミッタとしての機能を果たすようになっている。
【００３３】
ロックアーム５３は、ロックホルダ５２の径方向外側に配置された支持軸５９に対して、同支持軸５９の軸心を中心として回動可能に軸支されている。このロックアーム５３の一端には、ロックホルダ５２の外周面に向かって突出する係合爪６１が設けられている。一方、同ロックアーム５３の他端には、ソレノイド５４の駆動によりその軸方向に沿って進退するプランジャ６２が連結されている。なお、この支持軸５９及びソレノイド５４は、アッパハウジング２４に固定されたモータ２８のモータハウジング２８ａ上に固定されている（図２参照）。そして、ロックアーム５３は、支持軸５９の周囲に装着された捩りコイルバネ６３の弾性力によって、その係合爪６１側の端部がロックホルダ５２側に向かって回動するように付勢されている。
【００３４】
すなわち、通常状態（非ロック状態）において、ロックアーム５３は、ソレノイド５４への通電によって、捩りコイルバネ６３の弾性力に抗してその係合爪６１がロックホルダ５２の径方向外側に配置されるように駆動されており、モータシャフト３０はアッパハウジング２４に対して回転可能とされている。このように非ロック状態では、モータシャフト３０が回転可能であるため、上記のようにステアリング操作に基づく入力軸２５の回転にモータ駆動に基づく回転が上乗せされて出力軸２６に伝達される。
【００３５】
一方、ソレノイド５４への通電が停止されることにより、ロックアーム５３は、その係合爪６１側の端部がロックホルダ５２側に向かって回動する。これにより、係合爪６１がロックホルダ５２側の係合溝５６に係合することで、ロックホルダ５２をアッパハウジング２４に対して回転不能に拘束するロック状態となる。このようにロック状態では、モータシャフト３０の回転が拘束されるため、モータ２８の停止時において、モータシャフト３０がステータ３１に対して空転（自由回転）することにより入力軸２５と出力軸２６との間のトルク伝達が不能になることが防止される。
【００３６】
（ロックホルダずれ対策）
次に、本実施形態の伝達比可変装置１８において、ロックホルダ５２の係合溝５６にロックアーム５３の係合爪６１が係合する瞬間（ロック時）に、ロックホルダ５２に作用する衝撃トルクにより、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが相対回転する所謂ロックホルダずれを抑制するための構成について説明する。
【００３７】
図３に示すように、ロック装置５１には、ロックホルダ５２とモータシャフト３０とを互いに相対回転させるトルクが瞬間的に作用した場合には、これらの相対回転を規制するとともに、ロックホルダ５２とモータシャフト３０とを互いに相対回転させる力が継続して作用した場合には、これらの相対回転を許容するキー機構７１が設けられている。
【００３８】
詳述すると、図４に示すように、このキー機構７１は、モータシャフト３０の外周面３０ａに形成されたシャフト凹部７２、初期組み付け状態でこのシャフト凹部７２に対面するようにロックホルダ５２の内周面５２ｂに形成されたホルダ凹部７３、これらシャフト凹部７２とホルダ凹部７３とを連通するようにトルクリミットリング５７に形成された連通孔７４、これらシャフト凹部７２、ホルダ凹部７３及び連通孔７４により区画される収容室７５を有している。また、キー機構７１は、この収容室７５内に、モータシャフト３０及びロックホルダ５２の径方向（図４における左右方向）に移動可能に収容される係合部材７６を備えている。さらに、シャフト凹部７２は、ロックホルダ５２がモータシャフト３０に対して相対回転可能となるように係合部材７６を収容可能に形成されるとともに、ホルダ凹部７３は、ロックホルダ５２とモータシャフト３０とが相対回転不能となるように係合部材７６の一部がシャフト凹部７２内に突出した状態で同係合部材７６を収容可能に形成されている。そして、係合部材７６は、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが相対回転可能となる位置（図４参照）と、これらが相対回転不能となる位置（図５参照）との間を移動可能に構成されている。
【００３９】
具体的には、シャフト凹部７２は、モータシャフト３０の径方向に延びるとともに、断面円形の穴状に形成されている。また、シャフト凹部７２は、その内径が同シャフト凹部７２の軸方向に沿って略一定になるとともに、その軸線がモータシャフト３０の径方向と平行になるように形成されている。一方、係合部材７６は、シャフト凹部７２の内径のよりも僅かに小さな直径の球形状に形成されており、収容室７５内でモータシャフト３０及びロックホルダ５２の径方向に転動可能に構成されている。そして、シャフト凹部７２の深さ（モータシャフト３０の径方向に沿った長さ）は、係合部材７６の直径よりも深く形成されており、係合部材７６はシャフト凹部７２の底部７２ａに接触した状態で、モータシャフト３０の外周面３０ａよりも径方向外側に突出しないようになっている。すなわち、シャフト凹部７２は、係合部材７６が同シャフト凹部７２の底部７２ａに接触した状態でトルクリミットリング５７の内周面（凸部５８）に接触せず、トルクリミットリング５７及びロックホルダ５２がモータシャフト３０に対して相対回転可能となるように係合部材７６を収容可能に構成されている。
【００４０】
ホルダ凹部７３は、ロックホルダ５２（モータシャフト３０）の径方向に延びるとともに、断面円形の穴状に形成されている。また、ホルダ凹部７３は、その深さが係合部材７６の直径よりも浅く形成されており、係合部材７６の一部のみが収容されるように形成されている。つまり、ホルダ凹部７３は、係合部材７６が収容室７５における最も径方向外側の位置にした状態でその一部がシャフト凹部７２内に突出するように形成されており、係合部材７６がシャフト凹部７２に引っ掛かることでロックホルダ５２とモータシャフト３０とが相対回転不能となるようになっている。なお、本実施形態では、ホルダ凹部７３の深さは、係合部材７６の直径の半分程度の深さに形成されている。そして、ホルダ凹部７３は、ロックホルダ５２の径方向内側に向かうにつれて拡径するようなテーパ状に形成されている。そして、ホルダ凹部７３は、係合部材７６に当接した状態で、ロックホルダ５２がモータシャフト３０に対して相対回転する（図４においてロックホルダ５２がモータシャフト３０に対して略上下方向に相対移動する）ことにより、係合部材７６をシャフト凹部７２内に移動させるようになっている。
【００４１】
より具体的には、ホルダ凹部７３は、係合部材７６における同ホルダ凹部７３から同係合部材７６に作用する力の作用線Ｌ上の点Ａが、モータシャフト３０の外周面３０ａよりも径方向内側に位置するように形成されている。換言すれば、係合部材７６におけるホルダ凹部７３の内側面との接触点Ｂと中心Ｏを挟んで対向する点Ａが、モータシャフト３０の外周面３０ａよりも径方向内側に位置するように形成されている。なお、図４において、ホルダ凹部７３から係合部材７６に作用する力を太線で示すとともに、作用線Ｌを破線で示す。
【００４２】
トルクリミットリング５７の連通孔７４は、ロックホルダ５２の内周面５２ｂ上におけるホルダ凹部７３の内径と略等しい丸孔としてトルクリミットリング５７を貫通して形成されており、係合部材７６をシャフト凹部７２内に移動させるようになっている。
【００４３】
このように構成されたロック装置５１では、係合部材７６がホルダ凹部７３内に収容され、その一部がシャフト凹部７２内に突出した状態で、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが互いに相対回転しようとすると、係合部材７６はホルダ凹部７３により押圧されて径方向内側（シャフト凹部７２側）に移動しようとする。このとき、係合部材７６は、瞬時にはシャフト凹部７２内に移動できないため、図４に示すように、ホルダ凹部７３内に収容された係合部材７６の一部がシャフト凹部７２に引っ掛かることで、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが瞬間的に相対回転不能となる。換言すれば、ロックホルダ５２に作用したトルクは、ホルダ凹部７３から係合部材７６を介してシャフト凹部７２に伝達されることで、ロックホルダ５２とモータシャフト３０とが相対回転することが瞬間的に規制されるようになっている。そして、モータシャフト３０とロックホルダ５２とを相対回転させる力が継続して作用すると、図５に示すように、係合部材７６はホルダ凹部７３及びトルクリミットリング５７に押圧されることでシャフト凹部７２内に収容され、ロックホルダ５２はモータシャフト３０に対して相対回転することが可能になるようになっている。
【００４４】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）キー機構７１は、シャフト凹部７２、ホルダ凹部７３及びこれらシャフト凹部７２とホルダ凹部７３とを連通するようにトルクリミットリング５７に形成された連通孔７４により区画される収容室７５内に収容される係合部材７６を備えた。このシャフト凹部７２を、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが互いに相対回転可能となるように係合部材７６を収容可能に形成するとともに、ホルダ凹部７３を、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが相対回転不能となるように係合部材７６の一部がシャフト凹部７２内に突出した状態で該係合部材７６を収容可能に形成した。そして、係合部材７６を、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが相対回転可能となる位置と相対回転不能となる位置との間で移動可能に構成した。
【００４５】
上記構成によれば、ロックホルダ５２ずれが生じ易い状態、すなわちモータシャフト３０が高速で回転している状態では、係合部材７６は遠心力により径方向外側に移動してホルダ凹部７３内に収容され、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが相対回転不能となるように係合部材７６の一部がシャフト凹部７２内に突出した状態となる。そのため、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが互いに相対回転し始めるときには、上記のようにホルダ凹部７３に収容された状態の係合部材７６がシャフト凹部７２に引っ掛かることで、瞬間的に、これらが相対回転不能となる。ここで、ロック時に生じる衝撃トルクは、極めて短い間だけロックホルダ５２に作用するものであるため、係合部材７６によってモータシャフト３０とロックホルダ５２とが瞬間的に相対回転不能となることにより、ロック時の衝撃トルクによるロックホルダ５２ずれを抑制できる。そして、これにより、信頼性の高い車両用操舵装置１を提供できる。
【００４６】
また、モータシャフト３０とロックホルダ５２とを相対回転させるトルクが継続して作用し、係合部材７６がシャフト凹部７２内に収容されることにより、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが互いに相対回転なり、トルクリミットリング５７によりこれらの相対回転が許容される。これにより、ロック状態で差動機構２７に異常が発生した場合において、ステアリング操作が妨げられることを防止できる。
【００４７】
（２）係合部材７６を収容室７５内で転動可能に構成したため、係合部材７６は、転動することにより収容室７５内を移動するようになる。従って、長期に亘る使用により係合部材７６が収容室７５内を繰り返し移動しても、例えば係合部材７６が摺動することにより収容室７５内を移動する場合に比べ、係合部材７６やモータシャフト３０等が摩耗し難くなる。これにより、例えば摩耗粉がトルクリミットリング５７とモータシャフト３０との間に詰まって、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが円滑に相対回転できなくなることを防止できる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
図６に示すように、本実施形態のキー機構７１は、係合部材７６をホルダ凹部７３側に付勢する弾性部材８１を備えており、係合部材７６をホルダ凹部７３側に付勢するように構成されている。
【００５０】
詳述すると、本実施形態のシャフト凹部７２は、モータシャフト３０の径方向に貫通するとともに、断面円形の穴状に形成されている。また、シャフト凹部７２は、その内径が同シャフト凹部８２の軸方向（図６における左右方向）に沿って略一定に形成されるとともに、その軸線がモータシャフト３０の径方向と平行になるように形成されている。本実施形態では、シャフト凹部８２の深さ（モータシャフト３０の厚み）は、収容室７５における最も径方向外側に位置した状態の係合部材７６が弾性部材８１に接触するような深さに形成されている。
【００５１】
また、弾性部材８１は、ゴム等から構成されるとともに円筒状に形成されている。そして、弾性部材８１は、シート部としての側壁部８３がシャフト凹部８２におけるモータシャフト３０の内周面３０ｂ側の開口を閉塞するように、同モータシャフト３０の内周面３０ｂに固定されている。
【００５２】
このように構成されたロック装置５１では、上記第１実施形態と同様に、ホルダ凹部７３内に挿入された係合部材７６がシャフト凹部８２に引っ掛かることにより、ロックホルダ５２がモータシャフト３０に対して瞬間的に相対回転不能となるようになっている。また、モータシャフト３０とロックホルダ５２とを相対回転させる力が継続的にして作用すると、図７に示すように、係合部材７６は、ホルダ凹部７３により押圧されて弾性部材８１を弾性変形させることにより、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが互いに相対回転可能となるようにシャフト凹部８２内に収容されるようになっている。
【００５３】
以上記述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態の（１），（２）の作用効果に加え、以下の作用効果を奏することができる。
（３）キー機構７１は、係合部材７６をホルダ凹部７３側に付勢する弾性部材８１を備えたため、係合部材７６が同弾性部材８１によりホルダ凹部７３側に付勢され、確実に係合部材７６がホルダ凹部７３内に収容されるようなる。これにより、ロック時の衝撃トルクによるロックホルダずれを確実に抑制できる。また、係合部材７６がシャフト凹部側に移動する際に、弾性部材８１を弾性変形させる必要があることから、同係合部材７６がシャフト凹部内に収容され難くなる。従って、上記第１実施形態のように弾性部材８１を用いない構成に比べ、係合部材７６によりモータシャフト３０とロックホルダ５２との相対回転が規制される状態を長く維持することができるようになり、モータシャフト３０とロックホルダ５２との相対回転を十分に抑制できる。
【００５４】
（４）シャフト凹部８２を、モータシャフト３０の径方向に貫通する穴状に形成した。そして、側壁部８３がシャフト凹部８２におけるモータシャフト３０の内周面３０ｂ側の開口を閉塞するように、弾性部材８１をモータシャフト３０の内周面３０ｂに設けたため、シャフト凹部８２内に弾性部材８１を収容しなくともよくなる。そのため、例えばシャフト凹部８２を外周面側のみに開口するように形成し、同シャフト凹部８２内に係合部材７６及びコイルスプリング等の弾性部材を一緒に挿入する場合に比べ、伝達比可変装置１８の組み付け性の向上を図ることができる。
【００５５】
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記第１実施形態において、例えば図８に示すように、シャフト凹部７２におけるモータシャフト３０の外周面３０ａ側の開口部９１を、径方向外側に向かうにつれて拡径するテーパ状に形成してよい。このように構成することで、係合部材７６がシャフト凹部８２内に移動し難くなるため、確実にロックホルダずれを防止できるようになる。
【００５６】
また、例えば図９に示すように、シャフト凹部８２におけるモータシャフト３０の外周面３０ａ側の開口部９１を、径方向外側に向かうにつれて縮径するテーパ状に形成してよい。このように構成することで、係合部材７６がシャフト凹部８２内に移動し易くなるため、容易にモータシャフト３０とロックホルダ５２とが相対回転可能な状態となり、ロック状態で差動機構２７に異常が発生した場合において、運転者が速やかに操舵できるようになる。
【００５７】
さらに、シャフト凹部７２の形状は、断面円形の穴状に限らず、例えば断面四角形の穴状や溝状等に形成してもよく、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが互いに相対回転可能となるように係合部材７６を収容できれば、どのような形状としてもよい。
【００５８】
上記第２実施形態においても同様に、例えばシャフト凹部８２におけるモータシャフト３０の外周面３０ａ側の開口部を、径方向外側に向かうにつれて拡径又は縮径するテーパ状に形成してよく、また、シャフト凹部８２を例えば断面四角形の穴状等の形状にしてもよい。
【００５９】
・上記各実施形態では、ホルダ凹部７３を径方向内側に向かうにつれて拡径するテーパ状に形成した。しかし、これに限らず、モータシャフト３０とロックホルダ５２とが相対回転不能となるように係合部材７６の一部がシャフト凹部７２，８２内に突出した状態で同係合部材７６を収容し、且つモータシャフト３０とロックホルダ５２とが互いに相対回転する際に、係合部材７６をシャフト凹部７２，８２側に移動させるような形状であれば、ホルダ凹部７３をどのような形状にしてもよい。
【００６０】
・上記第１実施形態において、シャフト凹部８２に例えばコイルスプリング等の弾性部材を設け、係合部材７６をホルダ凹部７３側に付勢するようにしてもよい。
・上記第２実施形態では、弾性部材８１を円筒状に形成したが、これに限らず、シャフト凹部８２を覆うシート部を有していれば、例えば弾性部材を平板状等の他の形状に構成しもよい。
【００６１】
・上記各実施形態では、係合部材を球形状の係合部材７６により構成することで、収容室７５内を転動可能とした。しかし、これに限らず、例えば係合部材を円柱状のコロにより構成するとともに、シャフト凹部７２，８２を断面四角形状に形成することで、係合部材が収容室７５内を転動可能にしてもよい。また、係合部材が収容室７５内を摺動することにより、モータシャフト３０の径方向に移動するようにしてもよい。
【００６２】
・上記各実施形態では、トルクリミットリング５７がモータシャフト３０に対して相対回転することでモータシャフト３０とロックホルダ５２との相対回転を許容するようにした。しかし、これに限らず、トルクリミットリング５７がロックホルダ５２に対して相対回転することで同モータシャフト３０とロックホルダ５２との相対回転を許容するようにしてもよい。
【００６３】
・上記各実施形態では、ロック装置５１にキー機構７１を１つだけ設けたが、これに限らず、ロック装置５１に２以上のキー機構７１を設けるようにしてもよい。
・上記各実施形態では、差動機構２７には、同軸に並置された筒状をなす一対のサーキュラスプライン４１，４２を有する所謂リング型の波動歯車機構４５を用いたが、一のサーキュラスプラインと有底筒状に形成されたフレクスプラインとの歯数差に基づく回転差を減速比として取り出す所謂カップ型の波動歯車機構を用いるものに適用してもよい。
【００６４】
・上記実施形態では、本発明を、車両用操舵装置１の伝達比可変装置１８に具体化したが、これ以外の用途に用いる伝達比可変装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１…車両用操舵装置、１４，２８…モータ、１８…伝達比可変装置、２０…ピニオンハウジング、２３…ロアハウジング、２４…アッパハウジング、２５…入力軸、２６…出力軸、２７…差動機構、３０…モータシャフト、３０ａ，５２ａ…外周面、３０ｂ，５２ｂ…内周面、４５…波動歯車機構、５１…ロック装置、５２…ロックホルダ、５３…ロックアーム、５６…係合溝、５７…トルクリミットリング、６１…係合爪、７１…キー機構、７２，８２…シャフト凹部、７３…ホルダ凹部、７４…連通孔、７５…収容室、７６…係合部材、８１…弾性部材、８３…側壁部。
【図１】
0005482551.tif 000002
【図２】
0005482551.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005482551.tif 000005
【図５】
0005482551.tif 000006
【図６】
0005482551.tif 000007
【図７】
0005482551.tif 000008
【図８】
0005482551.tif 000009
【図９】
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