(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた操舵感を確保し、トルクを確実に伝達可能な車輌用可変舵角装置を提供する。【解決手段】車輌用可変舵角装置１０は、操舵入力軸１１に連結された入力側太陽ギア付きローラ２１、入力側遊星ギア付きローラ２２、及び、入力側リングギア付きローラ２３、を有する入力側遊星歯車機構２０と、操舵出力軸１２に連結された出力側太陽ギア付きローラ３１、出力側遊星ギア付きローラ３２、及び、出力側リングギア付きローラ３３、を有する出力側遊星歯車機構３０と、出力側リングギア付きローラ３３の回転を制御する電動モータ４０と、を備え、各ギア付きローラは、ギアとローラとが同軸上に一体的に形成され、入力側リングギア付きローラ２３は外部に固定されており、さらに、入力側及び出力側遊星ギア付きローラ２２、３２が同軸上に一体的に形成されたピニオンシャフト７０に支持されている。【選択図】図２
2006290249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵入力軸と操舵出力軸との間に設けられ、ステアリング操舵角に対する操向輪転舵角の比を変化させる車輌用可変舵角装置であって、
前記操舵入力軸に連結された入力側太陽ギアと、前記操舵入力軸に連結された入力側太陽ローラと、を同軸上に一体的に形成した入力側太陽ギア付きローラ、
前記入力側太陽ギアに噛み合う入力側遊星ギアと、前記入力側太陽ローラに接触した入力側遊星ローラと、を同軸上に一体的に形成した入力側遊星ギア付きローラ、及び、
前記入力側遊星ギアに噛み合う入力側リングギアと、前記入力側遊星ローラに接触した入力側リングローラと、を同軸上に一体的に形成した入力側リングギア付きローラ、
を有する入力側遊星歯車機構と、
前記操舵出力軸に連結された出力側太陽ギアと、前記操舵出力軸に連結された出力側太陽ローラと、を同軸上に一体的に形成した出力側太陽ギア付きローラ、
前記出力側太陽ギアに噛み合う出力側遊星ギアと、前記出力側太陽ローラに接触した出力側遊星ローラと、を同軸上に一体的に形成した出力側遊星ギア付きローラ、及び、
前記出力側遊星ギアに噛み合う出力側リングギアと、前記出力側遊星ローラに接触した出力側リングローラと、を同軸上に一体的に形成した出力側リングギア付きローラ、
を有する出力側遊星歯車機構と、
前記入力側リングギア付きローラの回転、又は、前記出力側リングギア付きローラの回転の一方を制御する回転制御手段と、
を備え、
前記入力側リングギア付きローラ、又は、前記出力側リングギア付きローラの他方は外部に固定されており、
前記入力側遊星ギア付きローラを支持する入力側ピニオンシャフトと、前記出力側遊星ギア付きローラを支持する出力側ピニオンシャフトと、が同軸上に一体的に形成されている車輌用可変舵角装置。
【請求項２】
前記入力側遊星ギア付きローラ及び前記出力側遊星ギア付きローラを支持する前記ピニオンシャフトの入力側及び出力側の両端部をそれぞれ支持するキャリアをさらに備えた請求項１記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項３】
前記入力側遊星ギア付きローラ及び前記出力側遊星ギア付きローラを支持する前記ピニオンシャフトが挿入されたスペーサをさらに備え、
前記スペーサは、前記入力側遊星歯車機構と前記出力側遊星歯車機構との間に設けられている請求項２記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項４】
前記入力側遊星ギア付きローラ及び前記出力側遊星ギア付きローラを支持する前記ピニオンシャフトが挿入され固定されたスペーサをさらに備え、
前記スペーサは、前記入力側遊星歯車機構と前記出力側遊星歯車機構との間に設けられている請求項１記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項５】
前記ピニオンシャフトに挿入孔が形成されていると共に、前記スペーサにも挿入孔がそれぞれ形成されており、
前記各挿入孔を一致させた状態で当該各挿入孔にピンが挿入されることにより、前記ピニオンシャフトが前記スペーサに固定されている請求項４記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項６】
前記入力側遊星ギア付きローラ及び前記出力側遊星ギア付きローラの軸方向への移動を前記ピニオンシャフトの両端部で規制する規制手段をさらに備えた請求項４又は５記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項７】
前記各遊星歯車機構は、各ギアのピッチ円上における歯面間クリアランスが、所定トルク以下の領域でのローラのスリップ量に対して相対的に大きく設定されている請求項１〜６の何れかに記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項８】
前記回転制御手段は、
電動モータと、
前記電動モータの駆動軸に設けたウォームギアと、
前記入力側リングギア付きローラ、又は、前記出力側リングギア付きローラの一方に設けられたウォームホイールと、を有し、
前記ウォームギア及び前記ウォームホイールを介して、前記電動モータの駆動により、前記入力側リングギア付きローラの回転、又は、前記出力側リングギア付きローラの回転の一方を制御し、前記電動モータの停止時には、前記入力側リングギア付きローラ又は出力側リングギア付きローラの一方を回転不能とする請求項１〜７の何れかに記載の車輌用舵角装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵入力軸と操舵出力軸との間に設けられ、ステアリング操舵角に対する操向輪転舵角の比を変化させる車輌用可変舵角装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車輌用可変舵角装置として、例えば、ハンドル側の操舵入力軸と、アクチュエータ側の操舵出力軸とを、所定の回転差を許容する手段を介して連結する一方で、太陽ギアの周囲に遊星ギアを介してリングギアを配置して構成される遊星歯車機構を、対称的に２組配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これら２組の遊星歯車機構は、同軸的に結合した共通の太陽ギアを有すると共に、入力側の遊星歯車機構の遊星ギアに操舵入力軸を連結してあり、さらに、出力側のリングギアに設けた外歯に噛み合って当該リングギアを回転させる補正入力伝達機構を備えている。
【０００３】
また、遊星ギアに代えて遊星ローラを用い、ローラ間のスリップによる操舵トルクを伝達することで、滑らかでガタのない操舵感の達成を目的とした変速機構が従来から知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
しかしながら、上記従来技術のうちの前者にあっては、遊星歯車機構を用いるために、歯打音によるノイズやガタ等の発生は不可避である。特に、操舵系の場合には、運転者の手にガタが直接伝達されるため、操舵感の悪化を伴うという問題があった。一方、これを解消するために、歯形の精度向上により対策を講じた場合には、製造コストが嵩み、また、作動トルクも大きくなるという弊害があった。
【０００５】
また、後者にあっては、ローラ間のスリップによりトラクション伝達するという作動原理から所定以上の操舵トルクになると、ローラ間のすべりが大きくなり、伝達トルクが減少してしまう。また、このすべりを減少させるために、最大トルクが大きなローラを用いた場合には、フリクションが増大し、回転させるのが困難となるため、操舵系での使用には不適当である。
【特許文献１】特公昭５６−４５８２４号公報
【特許文献２】特開平８−２９１８４８号公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、優れた操舵感を確保すると共に、トルクを確実に伝達可能な車輌用可変舵角装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、操舵入力軸と操舵出力軸との間に設けられ、ステアリング操舵角に対する操向輪転舵角の比を変化させる車輌用可変舵角装置であって、前記操舵入力軸に連結された入力側太陽ギアと、前記操舵入力軸に連結された入力側太陽ローラと、を同軸上に一体的に形成した入力側太陽ギア付きローラ、前記入力側太陽ギアに噛み合う入力側遊星ギアと、前記入力側太陽ローラに接触した入力側遊星ローラと、を同軸上に一体的に形成した入力側遊星ギア付きローラ、及び、前記入力側遊星ギアに噛み合う入力側リングギアと、前記入力側遊星ローラに接触した入力側リングローラと、を同軸上に一体的に形成した入力側リングギア付きローラ、を有する入力側遊星歯車機構と、前記操舵出力軸に連結された出力側太陽ギアと、前記操舵出力軸に連結された出力側太陽ローラと、を同軸上に一体的に形成した出力側太陽ギア付きローラ、前記出力側太陽ギアに噛み合う出力側遊星ギアと、前記出力側太陽ローラに接触した出力側遊星ローラと、を同軸上に一体的に形成した出力側遊星ギア付きローラ、及び、前記出力側遊星ギアに噛み合う出力側リングギアと、前記出力側遊星ローラに接触した出力側リングローラと、を同軸上に一体的に形成した出力側リングギア付きローラ、を有する出力側遊星歯車機構と、前記入力側リングギア付きローラの回転、又は、前記出力側リングギア付きローラの回転の一方を制御する回転制御手段と、を備え、前記入力側リングギア付きローラ、又は、前記出力側リングギア付きローラの他方は外部に固定されており、前記入力側遊星ギア付きローラを支持する入力側ピニオンシャフトと、前記出力側遊星ギア付きローラを支持する出力側ピニオンシャフトと、が同軸上に一体的に形成されている車輌用可変舵角装置が提供される。
【０００７】
本発明では、先ず、入力側及び出力側の遊星歯車機構の各構成要素を、同軸上にローラとギアとを一体的に形成したギア付きローラとし、ローラによるトルク伝達経路と、ギアによるトルク伝達経路とを並列に形成する。
【０００８】
これにより、ローラによるトルク伝達時には、歯車の歯打音によるノイズやガタ等を回避することが出来、優れた操舵感が確保される。これに対し、ローラにギアの遊び以上にすべりが発生した場合には、ギアによる噛み合いにてトルクを確実に伝達することが出来る。
【０００９】
また、本発明では、太陽ギア付きローラが操舵入力軸に連結された入力側遊星歯車機構と、太陽ギア付きローラが操舵出力軸に連結された出力側遊星歯車機構と、を備えた車輌用可変舵角装置において、入力側遊星歯車機構が有する遊星ギア付きローラを支持する入力側ピニオンシャフトと、出力側遊星歯車機構が有する遊星ギア付きローラを支持する出力側ピニオンシャフトと、を同軸上に一体的に形成する。
【００１０】
これにより、各ピニオンシャフトを支持するキャリアの構造を簡素化したり、当該キャリア自体を廃止することが出来るので、軸方向の長さが短縮され、車輌用可変舵角装置の小型化を図ることが可能になる。また、これに伴って、部品点数が削減され、組立性が向上するので、車輌用可変舵角装置のコスト低減も図ることが出来る。
【００１１】
なお、本発明において、「一体的に形成」とは、ローラとギア、或いは、ピニオンシャフト同士を一体に形成することの他に、それぞれ別体で作った後にそれぞれの軸心を一致させて一体に固定することも含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置を用いた車輌操舵装置の全体構成を示すシステムブロック図、図２は本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置を示す断面図、図３は図２のIII-III線に沿った断面図である。
【００１４】
本発明の第１実施形態における車輌用可変舵角装置１０は、図１に示すように、ステアリングハンドル９１の操舵角に対する操向輪９７の転舵角の舵角比を変化させるもので、ステアリングハンドル９１に連結したコラムアッパ９２と、操向輪９７に連結した例えばラック・ピニオン式の転舵装置９６を駆動するコラムロア９５と、の間に設けられている。
【００１５】
この可変舵角装置１０は、電動モータ４０を備え、この電動モータ４０の回転数及び回転方向を制御することにより、コラムアッパ９２への入力を変速してコラムロア９５に出力する。電動モータ４０に供給される電流は、電子制御装置９８により制御されている。
【００１６】
本実施形態に係る可変舵角装置１０は、図２に示すように、２組の遊星歯車機構２０、３０を対称的に配置して構成されている。入力側遊星歯車機構２０がコラムアッパ９２側に位置しており、出力側遊星歯車機構３０がコラムロア９５側に位置している。
【００１７】
先ず、入力側遊星歯車機構２０について説明すると、この入力側遊星歯車機構２０は、同図に示すように、入力側太陽ギア２１ａと入力側太陽ローラ２１ｂを同軸上に一体的に形成した入力側太陽ギア付きローラ２１と、入力側遊星ギア２２ａと入力側遊星ローラ２２ｂを同軸上に一体的に形成した入力側遊星ギア付きローラ２２と、入力側リングギア２３ａと入力側リングローラ２３ｂを同軸上に一体的に形成した入力側リングギア付きローラ２３と、を有している。
【００１８】
入力側太陽ギア付きローラ２１と入力側遊星ギア付きローラ２２との間では、入力側太陽ギア２１ａが入力側遊星ギア２２ａに噛合していると共に、入力側太陽ローラ２１ｂが入力側遊星ローラ２２ｂに接触している。また、入力側遊星ギア付きローラ２２と入力側リングギア付きローラ２３との間では、入力側遊星ギア２２ａが入力側リングギア２３ａに噛合していると共に、入力側遊星ローラ２２ｂが入力側リングローラ２３ｂに接触している。従って、入力側太陽ギア付きローラ２１の周囲に入力側遊星ギア付きローラ２２を介して入力側リングギア付きローラ２３が配置されている。
【００１９】
この入力側遊星歯車機構２０では、入力側太陽ギア２１ａと入力側遊星ギア２２ａのピッチ円上における歯面間クリアランスが、車輌の通常走行時に生じる常用操舵トルク域（以下、単に「低トルク域」とも称する。）において入力側太陽ローラ２１ｂと入力側遊星ローラ２２ｂ間にすべりにより生じるスリップ量よりも大きく設定されている。
【００２０】
同様に、入力側遊星ギア２２ａと入力側リングギア２３ａのピッチ円上における歯面間クリアランスは、低トルク域において入力側遊星ローラ２２ｂと入力側リングローラ２３ｂ間に生じるスリップ量よりも大きく設定されている。なお、本実施形態におけるこの低トルク域が、特許請求の範囲における「所定トルク以下の領域」の一例に相当する。
【００２１】
次いで、出力側遊星歯車機構３０について説明すると、この出力側遊星歯車機構３０は、同図に示すように、出力側太陽ギア３１ａと出力側太陽ローラ３１ｂを同軸上に一体的に形成した出力側太陽ギア付きローラ３１と、出力側遊星ギア３２ａと出力側遊星ローラ３２ｂを同軸上に一体的に形成した出力側遊星ギア付きローラ３２ｂと、出力側リングギア３３ａと出力側リングローラ３３ｂを同軸上に一体的に形成した出力側リングギア付きローラ３３と、を有している。
【００２２】
出力側太陽ギア付きローラ３１と出力側遊星ギア付きローラ３２との間では、出力側太陽ギア３１ａが出力側遊星ギア３２ａに噛合していると共に、出力側太陽ローラ３１ｂが出力側太陽ローラ３２ｂに接触している。また、出力側遊星ギア付きローラ３２と出力側リングギア付きローラ３３との間では、出力側遊星ギア３２ａが出力側リングギア３３ａに噛合していると共に、出力側遊星ローラ３２ｂが出力側リングローラ３３ｂに接触している。従って、出力側太陽ギア付きローラ３１の周囲に出力側遊星ギア付きローラ３２を介して出力側リングギア付きローラ３３が配置されている。
【００２３】
この出力側遊星歯車機構３０でも、出力側太陽ギア３１ａと出力側遊星ギア３２ａのピッチ円上における歯面間クリアランスが、低トルク域において出力側太陽ローラ３１ｂと出力側遊星ローラ３２ｂ間に生じるスリップ量よりも大きく設定されている。同様に、出力側遊星ギア３２ａと出力側リングギア３３ａのピッチ円上における歯面間クリアランスは、低トルク域において出力側遊星ローラ３２ｂと出力側リングローラ３３ｂ間に生じるスリップ量よりも大きく設定されている。
【００２４】
上記に説明した入力側遊星歯車機構２０の入力側太陽ギア付きローラ２１は、コラムアッパ９２に接続された操舵入力軸１１に連結されている。これに対し、出力側遊星歯車機構３０の出力側太陽ギア付きローラ３１は、コラムロア９５に接続された操舵出力軸１２に連結されている。入力側太陽ギア付きローラ２１には、出力側の端面に開口した内孔２１ｃが形成されており、当該内孔２１ｃにすべり軸受２１ｄが嵌め込まれている。同様に、出力側太陽ギア付きローラ３１には、入力側の端面に開口した内孔３１ｃが形成されており、当該内孔３１ｃにすべり軸受３１ｄが嵌め込まれている。そして、これらすべり軸受２１ｄ、３１ｄに連結シャフト６０が回転可能に支持されており、各太陽ギア付きローラ２１、３１は、連結シャフト６０によりそれぞれ独立して回転することが可能となっている。
【００２５】
連結シャフト６０における入力側太陽ギア付きローラ２１と出力側太陽ギア付きローラ３１との間にはスペーサ６１が介装されている。これにより、各太陽ギア付きローラ２１、３１の軸方向への移動が規制されている。
【００２６】
入力側遊星ギア付きローラ２２は、ニードルローラベアリング（不図示）を介してピニオンシャフト７０に回転可能に支持されている。同様に、出力側遊星ギア付きローラ３２も、ニードルローラベアリング（不図示）を介してピニオンシャフト７０に回転可能に支持されている。従って、本実施形態では、入力側遊星ギア付きローラ２２を支持する入力側ピニオンシャフトと、出力側遊星ギア付きローラ３２を支持する出力側ピニオンシャフトとが、ピニオンシャフト７０として同軸上に一体的に形成されている。
【００２７】
このピニオンシャフト７０は、入力側の端部が入力側キャリア２５に支持されており、出力側の端部が出力側キャリア３５に支持されている。入力側キャリア２５は、ベアリング２４を介して操舵入力軸１１に支持されている。また、出力側キャリア３５は、ベアリング３４を介して操舵出力軸１２に支持されている。ピニオンシャフト７０における入力側遊星ギア付きローラ２２と出力側遊星ギア付きローラ３２との間には、スペーサ７１が挿入されている。各キャリア２５、３５により、ピニオンシャフト７０の軸方向への移動が規制されており、これに加えて、スペーサ７１により、各遊星ギア付きローラ２２、３２の軸方向への移動が規制されている。
【００２８】
ところで、本実施形態とは異なる構成の車輌用可変舵角装置、即ち、入力側ピニオンシャフトと出力側ピニオンシャフトが別体で設けられた車輌用可変舵角装置では、各ピニオンシャフトを支持するキャリアも独立して設ける必要がある。また、各キャリアは、操舵入力軸及び操舵出力軸を中心として回転可能となっている必要があるので、キャリアを支持する軸受の数も必然的に多くなる。
【００２９】
これに対し、本実施形態では、各遊星ギア付きローラ２２、３２を支持するピニオンシャフト７０を同軸上に一体的に形成しているので、入力側と出力側のキャリアを一体化すると共に当該キャリアの形状を単純化することが出来るので、キャリアの構造の簡素化を図ることが可能となっている。また、これに伴って、キャリアを支持する軸受の数も削減することが出来る。これらにより、車輌用可変舵角装置１０の軸方向の長さを短縮することが出来るので、当該装置１０の小型化を図ることが可能となる。また、部品点数が削減され、組立性も向上するので、車輌用可変舵角装置１０のコスト低減も図ることも出来る。
【００３０】
入力側リングギア付きローラ２３は、図２に示すように、ハウジング１３に固定されている。これに対し、出力側リングギア付きローラ３３は、その一部の外周にウォームホイール３３ｃが設けられており、残りの外周は、ハウジング１３に固定されたアウターレース５０に、ニードルベアリング５１を介して回転可能に固定されている。図２及び図３に示すように、ウォームホイール３３ｃには、電動モータ４０の駆動軸４１の先端に設けられたウォームギア４２が噛合している。なお、ウォームホイール３３ｃからはウォームギア４２を回転不能となっており、電動モータ４０の停止時には、出力側リングギア付きローラ３３も停止するように構成されている。
【００３１】
以下に作用について説明する。
【００３２】
図４は本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置の低トルク域における作動を示す図、図５は低トルク入力時における伝達トルクとすべり率との関係を示すグラフ、図６は本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置の高トルク域における作動を示す図、図７は高トルク入力時における伝達トルクとすべり率との関係を示すグラフである。
【００３３】
先ず、車輌走行時の低トルク域における可変舵角装置１０の作動について説明する。
【００３４】
図４に示すように、ステアリングハンドル９１の操作に基づいて操舵入力軸１１にトルクが入力され、入力側太陽ギア付きローラ２１が回転すると、入力側リングギア付きローラ２３がハウジング１３に固定されているために、入力側遊星ギア付きローラ２２が回転し、これに伴って、入力側キャリア２５が操舵入力軸１１を中心として回転する。
【００３５】
この際、入力側太陽ギア２１ａと入力側遊星ギア２２ａのピッチ円上における歯面間クリアランスは、低トルク域における入力側太陽ローラ２１ｂと入力側遊星ローラ２２ｂとの間に生じるスリップ量より大きく設定されているので、入力側太陽ギア付きローラ２１と入力側遊星ギア付きローラ２２との間では、入力側太陽ローラ２１ｂと入力側遊星ローラ２２ｂとによりトルク伝達が行われる。
【００３６】
入力側キャリア２５の回転により、ピニオンシャフト７０が操舵入力軸１１を中心として回転し、これに伴って、出力側遊星ギア付きローラ３２が出力側太陽ギア付きローラ３１を回転させる。
【００３７】
この際、出力側太陽ギア３１ａと出力側遊星ギア３２ａのピッチ円上における歯面間クリアランスは、低トルク域における出力側太陽ローラ３１ｂと出力側遊星ローラ３２ｂ間に生じるスリップ量より大きく設定されているので、出力側遊星ギア付きローラ３２と出力側太陽ギア付きローラ３１との間では、出力側遊星ローラ３２ｂと出力側太陽ローラ３１ｂとによりトルク伝達が行われる。
【００３８】
出力側太陽ギア付きローラ３１が回転すると、これに連結された操舵出力軸１２を介してコラムロア９５にトルクが出力される。
【００３９】
従って、低トルク入力時におけるトルク伝達経路は、図４の矢印で示すように、入力側太陽ローラ２１ｂ→入力側遊星ローラ２２ｂ→ピニオンシャフト７０→出力側遊星ローラ３２ｂ→出力側太陽ローラ３１ｂとなり、ローラのみで伝達経路が形成される。
【００４０】
ここで、電動モータ４０が停止している場合には、出力側リングギア付きローラ３３が固定されているので、操舵入力軸１１の回転は、入力側遊星歯車機構２０で減速された後に、出力側遊星歯車機構３０で増速され、操舵出力軸１２の回転数に対して１：１の関係となる。
【００４１】
これに対し、電動モータ４０が動作した場合には、ウォームギア４２が回転することで、ウォームホイール３３ｃを介して出力側遊星ギア付きローラ３２が増速又は減速するので、操舵出力軸１２は、ウォームギア４２の回転数に比例して増速又は減速する。
【００４２】
例えば、車輌が停車或いは低速走行しているような場合には、車速センサ９９の検出結果に基づいて、ウォームギア４２の回転数を増速させるように、電子制御装置９８が電動モータ４０を制御し、その結果として、ステアリング操舵角に対する操向輪転舵角の舵角比が大きくなり、ステアリングの切れが鋭くなる。
【００４３】
これに対し、車輌が高速走行しているような場合には、車速センサ９９の検出結果に基づいて、ウォームギア４２の回転数を減速させるように、電子制御装置９８が電動モータ４０を制御し、その結果として、ステアリング操舵角に対する操向輪転舵角の舵角比が小さくなり、ステアリングの切れが鈍くなる。
【００４４】
図５は低トルク入力時の伝達トルクとすべり率との関係を示すグラフであるが、摩擦伝達であるローラは、ローラのすべりに伴ってトルクを伝達する特性を有し、すべり率の小さな領域では、すべりと伝達トルクが比例する弾性領域となる。運転領域がこの弾性領域内であれば問題はないが、弾性領域を超えたトルクを伝達しようとすると、すべりが増大し、最大トルクの値を超えると、ローラだけでは伝達トルクが漸減してしまう。このため、本実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０では、以下に説明するように、高トルク域では、ローラではなくギアにより伝達経路を形成する。
【００４５】
以下に、高トルク域における可変舵角装置１０の作動について説明する。
【００４６】
図６に示すように、低トルク域の場合と同様に、入力側太陽ギア付きローラ２１が回転すると、入力側ギア付きローラ２２が回転し、これに伴って、入力側キャリア２５が操舵入力軸１１を中心として回転する。この際、低トルク域の場合と異なり、入力側太陽ギア付きローラ２１と入力側遊星ギア付きローラ２２との間では、入力側太陽ギア２１ａと入力側遊星ギア２２ａとによりトルク伝達が行われる。
【００４７】
入力側キャリア２５が回転すると、ピニオンシャフト７０が操舵入力軸１１を中心として回転し、これに伴って、出力側遊星ギア付きローラ３２が出力側太陽ギア付きローラ３１を回転させる。この際、低トルク域の場合とは異なり、出力側遊星ギア付きローラ３２と出力側太陽ギア付きローラ３１との間では、出力側遊星ギア３２ａと出力側太陽ギア３１ａとによりトルク伝達が行われる。
【００４８】
従って、高トルク入力時におけるトルク伝達経路は、図６の矢印で示すように、入力側太陽ギア２１ａ→入力側遊星ギア２２ａ→ピニオンシャフト７０→出力側遊星ギア３２ａ→出力側太陽ギア３１ａとなり、ギアのみで伝達経路が形成される。即ち、ローラのすべりが大きな領域になると、歯車同士が接触し、ローラによるトルク伝達から、歯車によるトルク伝達へと自動的に推移する。
【００４９】
図７は高トルク入力時の伝達トルクとすべり率との関係を示すグラフであるが、操舵開始初期の低トルク領域では、弾性領域、即ち、すべりと伝達トルクが比例関係にある領域で、ローラによりトルクが伝達される。伝達トルクが徐々に大きくなり、すべりが増加して歯車が接触すると、すべりは停止し、歯車によるトルク伝達が開始される。従って、本実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０の伝達トルク特性は、図７において太線で示すような特性となる。
【００５０】
本実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０では、以下に列挙する効果が得られる。
【００５１】
（１）本実施形態では、入力側及び出力側の遊星歯車機構２０、３０の各構成要素２１〜２３、３１〜３３を、同軸上にローラとギアとを一体的に形成したギア付きローラとし、ローラによるトルク伝達経路と、ギアによるトルク伝達経路とを並列に形成している。これにより、ローラによるトルク伝達時には、歯車の歯打音によるノイズやガタ等を回避することが出来、優れた操舵感が確保される。これに対し、ローラにギアの遊び以上にすべりが発生した場合には、ギアによる噛み合いにてトルクを確実に伝達することが出来る。
【００５２】
（２）本実施形態では、ギアによるトルク伝達時にトルク伝達方向が変更された場合は、過渡的にローラがトルク伝達を受け持つと共に、複数のギアの回転軸平行度をローラにより確保することが出来る。
【００５３】
（３）本実施形態では、各ギアのピッチ円上における歯面間クリアランスが低トルク域でのローラのスリップ量に対して相対的に大きくなるように、各遊星歯車機構２０、３０が構成されている。これにより、常用操舵トルク領域では、ローラのトルク伝達特性である滑らかさ、静かさ、ノンバックラッシュを実現できる。
【００５４】
（４）本実施形態では、電動モータ４０を、ウォームギア４２及びウォームホイール３３ｃを介して出力側リングギア付きローラ３３に連結し、ウォームホイール３３ｃからウォームギア３２への伝達を不可能な構成としている。このため、電動モータ４０を停止することで、変速機能を自動的に停止させることが出来る。
【００５５】
（５）本実施形態では、入力側遊星歯車機構２０の入力側太陽ギア付きローラ２１とコラムアッパ９２とを連結し、入力側遊星歯車機構２０の入力側遊星ギア付きローラ２２と出力側遊星歯車機構３０の出力側遊星ギア付きローラ３２とをピニオンシャフト７０により連結し、出力側遊星歯車機構３０の出力側太陽ギア付きローラ３１とコラムロア９５とを連結したので、入力角と出力角との関係を１：１とすることが出来る。また、出力側遊星歯車機構３０の出力側リングギア付きローラ３３に電動モータ４０を連結したので、入力であるステアリングハンドル９１の操舵角に対して、任意の出力角に制御することが出来る。
【００５６】
（６）本実施形態では、入力側遊星ギア付きローラ２２を支持するピニオンシャフトと、出力側遊星ギア付きローラ３２を支持するピニオンシャフトとを、ピニオンシャフト７０として同軸上に一体的に形成している。これにより、キャリアの構造を簡素化することが出来るので、軸方向の長さが短縮され、車輌用可変舵角装置１０の小型化を図ることが可能となる。また、これに伴って、部品点数が削減され、組立性も向上するので、車輌用可変舵角装置１０のコスト低減も図ることが出来る。
【００５７】
［第２実施形態］
図８は本発明の第２実施形態に係る車輌用可変舵角装置を示す断面図である。
【００５８】
本発明の第２実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０’は、キャリア２５、３５の代わりにスペーサ８０が設けられている点で、上述の第１実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０と相違するが、それ以外は第１実施形態に係る車輌用舵角装置１０の構成と同一である。以下に、第２実施形態に係る車輌用舵角装置１０’について、第１実施形態に係る車輌用舵角装置１０との相違点のみを説明する。
【００５９】
本発明の第２実施形態に係る車輌用舵角装置１０’では、入力側遊星歯車機構２０に設けられた入力側キャリア２５と、出力側遊星歯車機構３０に設けられた出力側キャリア３５が廃止され、その代わりに、入力側遊星歯車機構２０と出力側遊星歯車機構３０との間にスペーサ８０が設けられている。
【００６０】
このスペーサ７０には、図８に示すように、その中心に第１の貫通孔８１が形成されていると共に、外周部に第２の貫通孔８２が形成されている。第１の貫通孔８１は、連結シャフト６０を挿入可能な内径を有しており、第２の貫通孔８２は、ピニオンシャフト７０を挿入可能な内径を有している。
【００６１】
さらに、このスペーサ８０の外周面には、第２の貫通孔８２に貫通した挿入孔８３が形成されている。また、ピニオンシャフト７０の略中央部にも挿入孔７２が形成されている。そして、スペーサ８０の第２の貫通孔８２にピニオンシャフト７０を挿入し、スペーサ８０の挿入孔８３とピニオンシャフト７０に形成された挿入孔７２とを一致させた状態で、当該挿入孔８３、７２にピン８４が挿入されることにより、ピニオンシャフト７０がスペーサ８０に固定されている。
【００６２】
ピニオンシャフト７０の入力側及び出力側の両端部には、例えばスナップリング７３等の規制手段がそれぞれ取り付けられている。このスペーサ８０により、ピニオンシャフト７０の軸方向への移動が規制されており、これに加えて、規制手段７３により、各遊星ギア付きローラ２２、３２の軸方向への移動が規制されている。
【００６３】
本実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０’では、第１実施形態の（１）〜（５）の効果に加えて、以下の効果が得られる。
【００６４】
（７）本実施形態では、入力側遊星ギア付きローラ２２を支持するピニオンシャフトと、出力側遊星ギア付きローラ３２を支持するピニオンシャフトとを、ピニオンシャフト７０として同軸上に一体的に形成すると共に、入力側遊星歯車機構２０と出力側遊星歯車機構３０との間に、当該ピニオンシャフト７０が挿入されたスペーサ７０が設けられている。これにより、キャリア自体を廃止することが出来るので、軸方向の長さが短縮され、車輌用可変舵角装置１０’の小型化を図ることが可能となる。また、これに伴って、部品点数が削減され、組立性が向上するので、車輌用可変舵角装置１０’のコスト低減も図ることが出来る。
【００６５】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００６６】
例えば、上述の実施形態では、出力側リングギア付きローラ３３に電動モータ４０を連結するように説明したが、本発明においては特にこれに限定されず、出力側リングギア付きローラ３３はハウジング１３に固定し、入力側リングギア付きローラ２３の外周にウォームホイールを設け、電動モータ４０の駆動軸４１に設けられたウォームギア４２を当該ウォームホイールに噛合させるように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置を用いた車輌操舵装置の全体構成を示すシステムブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置を示す断面図である。
【図３】図３は、図２のIII-III線に沿った断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置の低トルク域における作動を示す図である。
【図５】図５は、低トルク入力時における伝達トルクとすべり率との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態に係る可変舵角装置の高トルク域における作動を示す図である。
【図７】図７は、高トルク入力時における伝達トルクとすべり率との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態に係る可変舵装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０、１０’…可変舵角装置
１１…操舵入力軸
１２…操舵出力軸
１３…ハウジング
２０…入力側遊星歯車機構
２１…入力側太陽ギア付きローラ
２１ａ…入力側太陽ギア
２１ｂ…入力側太陽ローラ
２１ｃ…内孔
２１ｄ…すべり軸受
２２…入力側遊星ギア付きローラ
２２ａ…入力側遊星ギア
２２ｂ…入力側遊星ローラ
２３…入力側リングギア付きローラ
２３ａ…入力側リングギア
２３ｂ…入力側リングローラ
２４…ベアリング
２５…入力側キャリア
３０…出力側遊星歯車機構
３１…出力側太陽ギア付きローラ
３１ａ…出力側太陽ギア
３１ｂ…出力側太陽ローラ
３１ｃ…内孔
３１ｄ…すべり軸受
３２…出力側遊星ギア付きローラ
３２ａ…出力側遊星ギア
３２ｂ…出力側遊星ローラ
３３…出力側リングギア付きローラ
３３ａ…出力側リングギア
３３ｂ…出力側リングローラ
３３ｃ…ウォームホイール
３４…ベアリング
３５…出力側キャリア
４０…電動モータ
４１…駆動軸
４２…ウォームギア
５０…アウターレース
５１…ニードルベアリング
６０…連結シャフト
６１…スペーサ
７０…ピニオンシャフト
７１…スペーサ
７２…挿入孔
７３…スナップリング
８０…リング状スペーサ
８１…第１の貫通孔
８２…第２の貫通孔
８３…挿入孔
８４…ピン
９１…ステアリングハンドル
９２…コラムアッパ
９３…操舵角センサ
９４…転舵角センサ
９５…コラムロア
９６…転舵装置
９７…操向輪
９８…電子制御装置
９９…車速センサ
【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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