(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【解決手段】可変舵角装置１０は、対称的に配置された入力側及び出力側歯車機構２０、３０を備え、各遊星歯車機構２０、３０は、操舵入力軸１１又は操舵出力軸１２に連結されたキャリア２６、３６と、当該キャリア２６、３６に回転可能に支持された遊星ギア付きローラ２２、３２と、当該遊星ギア付きローラ２２、３２に噛合しながら接触した太陽ギア付きローラ２１、３１と、遊星ギア付きローラ２２、３２に噛合しながら接触したリングギア付きローラ２３、３３と、をそれぞれ有している。この可変舵角装置１０は、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をさらに備える。【選択図】図２
2006290251.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、
第１の太陽ギアと、第１の太陽ローラと、を同軸上に一体的に形成した第１の太陽ギア付きローラ、
前記第１の太陽ギアに噛み合う第１の遊星ギア、
前記第１の太陽ローラに接触した第１の遊星ローラ、
第１のピニオンシャフトを介して、前記第１の遊星ギア及び前記第１の遊星ローラを回転可能に支持する第１のキャリア、及び、
前記第１の遊星ギアに噛み合う第１のリングギアと、前記第１の遊星ローラに接触した第１のリングローラと、を同軸上に一体的に形成した第１のリングギア付きローラ、
を有する第１の遊星歯車機構を備え、
前記第１の太陽ギア付きローラの周囲に前記第１の遊星ギアを配置した状態の全ての前記第１の遊星ギアの歯先円を包含し、且つ、当該全ての歯先円に接触した第１の包絡円の直径に対して、前記第１のリングローラの内径が大きくなっている車輌用可変舵角装置。
【請求項２】
前記第１の遊星ギアと前記第１の遊星ローラとは同軸上に一体的に形成されており、
前記第１の包絡円の直径に対して、前記第１のリングローラの内径が大きくなるように、前記第１の遊星ギアの歯丈が低く形成されている請求項１記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項３】
前記第１の包絡円の直径に対して、前記第１のリングローラの内径が大きくなるように、前記第１の遊星ギアは、前記第１の遊星ローラに対して分離して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４】
前記第１のリングギアの歯底円の直径は、前記第１のリングローラの内径より小さい請求項３記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項５】
前記第１のリングギア付きローラの回転を制御する回転制御手段をさらに備え、
前記操舵入力軸は、前記第１の太陽ギア付きローラ、又は、前記第１のキャリアに連結され、
前記操舵出力軸は、前記第１のキャリア、又は、前記第１の太陽ギア付きローラに連結されている請求項１〜４の何れかに記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項６】
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られたウォームギアと、
前記第１のリングギア付きローラ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、前記第１のリングギア付きローラの回転を制御し、前記電動モータの停止時には、前記第１のリングギア付きローラを回転不能とする請求項５記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項７】
前記第１のリングギア付きローラは、前記ウォームホイールが取り付けられる面に複数の溝が形成され、
前記ウォームホイールも、前記第１のリングギア付きローラに取り付けられる面に複数の溝が形成されており、
前記第１のリングギア付きローラに形成された溝と、前記ウォームホイールに形成された溝とを重ね合わせた状態でそこにピンが挿入されていることにより、前記第１のリングギア付きローラと前記ウォームホイールとが固定されている請求項６記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項８】
前記第１のキャリアの回転を制御する回転制御手段をさらに備え、
前記操舵入力軸は、前記第１の太陽ギア付きローラ、又は、前記第１のリングギア付きローラに連結され、
前記操舵出力軸は、前記第１のリングギア付きローラ、又は、前記第１の太陽ギア付きローラに連結されている請求項１〜４の何れかに記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項９】
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られたウォームギアと、
前記第１のキャリア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、前記第１のキャリアの回転を制御し、前記電動モータの停止時には、前記第１のキャリアを回転不能とする請求項８記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項１０】
前記第１のキャリアは、前記ウォームホイールが取り付けられる面に複数の溝が形成され、
前記ウォームホイールも、前記第１のキャリアに取り付けられる面に複数の溝が形成されており、
前記第１のキャリアに形成された溝と、前記ウォームホイールに形成された溝とを重ね合わせた状態でそこにピンが挿入されていることにより、前記第１のキャリアと前記ウォームホイールとが固定されている請求項９記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項１１】
第２の太陽ギアと、第２の太陽ローラと、を同軸上に一体的に形成した第２の太陽ギア付きローラ、
前記第２の太陽ギアに噛み合う第２の遊星ギア、
前記第２の太陽ローラに接触した第２の遊星ローラ、
前記第２のピニオンシャフトを介して、前記第２の遊星ギア及び前記第２の遊星ローラを回転可能に支持する第２のキャリア、及び、
前記第２の遊星ギアに噛み合う第２のリングギアと、前記第２の遊星ローラに接触した第２のリングローラと、を同軸上に一体的に形成した第２のリングギア付きローラ、
を有する第２の遊星歯車機構をさらに備え、
前記第２の太陽ギア付きローラの周囲に前記第２の遊星ギアを配置した状態の全ての前記第２の遊星ギアの歯先円を包含し、且つ、当該全ての歯先円に接触した第２の包絡円の直径に対して、前記第２のリングローラの内径が大きくなっている請求項１〜４の何れかに記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項１２】
前記第２の遊星ギアと前記第２の遊星ローラとは同軸上に一体的に形成されており、
前記第２の包絡円の直径に対して、前記第１のリングローラの内径が大きくなるように、前記第２の遊星ギアの歯丈が低く形成されている請求項１１記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項１３】
前記第２の包絡円の直径の直径に対して、前記第２のリングローラの内径が大きくなるように、前記第２の遊星ギアは、前記第２の遊星ローラに対して分離して設けられている請求項１２記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項１４】
前記第２のリングギアの歯底円の直径は、前記第２のリングローラの内径より小さい請求項１３記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項１５】
前記第１のリングギア付きローラ、又は、前記第２のリングギア付きローラの回転を制御する回転制御手段をさらに備え、
前記第２のリングギア付きローラ、又は、前記第１のリングギア付きローラは、外部に取り付けられたハウジングに固定され、
前記操舵入力軸は、前記第１の太陽ギア付きローラ、又は、前記第１のキャリアに連結され、
前記第１のキャリアと前記第２のキャリア、又は、前記第１の太陽ギア付きローラと前記第２の太陽ギア付きローラ、が連結され、
前記操舵出力軸は、前記第２の太陽ギア付きローラ、又は、前記第２のキャリアに連結されている請求項１１〜１４の何れかに記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項１６】
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られたウォームギアと、
前記第１のリングギア付きローラ、又は、前記第２のリングギア付きローラ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、前記第１のリングギア付きローラ又は前記第２のリングギア付きローラの回転を制御し、前記電動モータの停止時には、前記第１のリングギア付きローラ又は第２のリングギア付きローラを回転不能とする請求項１５記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項１７】
前記第１のリングギア付きローラ又は第２のリングギア付きローラは、前記ウォームホイールが取り付けられる面に複数の溝が形成され、
前記ウォームホイールも、前記第１のリングギア付きローラ又は前記第２のリングギア付きローラに取り付けられる面に複数の溝が形成され、
前記第１のリングギア付きローラ又は前記第２のリングギア付きローラに形成された溝と、前記ウォームホイールに形成された溝とを重ね合わせた状態でそこにピンが挿入されていることにより、前記第１のリングギア付きローラ又は前記第２のリングギア付きローラと、前記ウォームホイールとが固定されており、
前記第２のリングギア付きローラ又は前記第１のリングギア付きローラは、前記ハウジングに取り付けられる面に複数の溝が形成され、
前記ハウジングも、前記第２のリングギア付きローラ又は前記第１のリングギア付きローラが取り付けられる面に複数の溝が形成され、
前記第２のリングギア付きローラ又は前記第１のリングギア付きローラに形成された溝と、前記ウォームホイールに形成された溝とを重ね合わせた状態でそこにピンが挿入されていることにより、前記第２のリングギア付きローラ又は前記第１のリングギア付きローラと、前記ハウジングとが固定されている請求項１６記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項１８】
前記第１のキャリア、又は、前記第２のキャリアの回転を制御する回転制御手段をさらに備え、
前記第２のキャリア、又は、前記第１のキャリアは、外部に取り付けられたハウジングに固定され、
前記操舵入力軸は、前記第１の太陽ギア付きローラ、又は、前記第１のリングギア付きローラに連結され、
前記第１のリングギア付きローラと前記第２のリングギア付きローラ、又は、前記第１の太陽ギア付きローラと前記第２の太陽ギア付きローラ、が連結され、
前記操舵出力軸は、前記第２の太陽ギア付きローラ、又は、前記第２のリングギア付きローラに連結されている請求項１１〜１４の何れかに記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項１９】
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られたウォームギアと、
前記第１のキャリア、又は、前記第２のキャリア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、前記第１のキャリア又は前記第２のキャリアの回転を制御し、前記電動モータの停止時には、前記第１のキャリア又は前記第２のキャリアを回転不能とする請求項１８記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項２０】
前記第１のキャリア又は前記第２のキャリアは、前記ウォームホイールが取り付けられる面に複数の溝が形成され、
前記ウォームホイールも、前記第１のキャリア又は前記第２のキャリアに取り付けられる面に複数の溝が形成され、
前記第１のキャリア又は前記第２のキャリアに形成された溝と、前記ウォームホイールに形成された溝とを重ね合わせた状態でそこにピンが挿入されていることにより、前記第１のキャリア又は前記第２のキャリアと、前記ウォームホイールとが固定されており、
前記第２のキャリア又は前記第１のキャリアは、前記ハウジングに取り付けられる面に複数の溝が形成され、
前記ハウジングも、前記第２のキャリア又は前記第１のキャリアが取り付けられる面に複数の溝が形成され、
前記第２のキャリア又は前記第１のキャリアに形成された溝と、前記ウォームホイールに形成された溝とを重ね合わせた状態でそこにピンが挿入されていることにより、前記第２のキャリア又は前記第１のキャリアと、前記ハウジングとが固定されている請求項１９記載の車輌用可変舵角装置。
【請求項２１】
前記遊星歯車機構の各ギアは、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１〜２０の何れかに記載の車輌用可変舵角装置。
【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、太陽ギアの周囲の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軸伝達機構を備えている。
【０００３】
また、遊星ギアに変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、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、第１の太陽ギアと、第１の太陽ローラと、を同軸上に一体的に形成した第１の太陽ギア付きローラ、前記第１の太陽ギアに噛み合う第１の遊星ギア、前記第１の太陽ローラに接触した第１の遊星ローラ、第１のピニオンシャフトを介して、前記第１の遊星ギア及び前記第１の遊星ローラを回転可能に支持する第１のキャリア、及び、前記第１の遊星ギアに噛み合う第１のリングギアと、前記第１の遊星ローラに接触した第１のリングローラと、を同軸上に一体的に形成した第１のリングギア付きローラ、を有する第１の遊星歯車機構を備え、前記第１の太陽ギア付きローラの周囲に前記第１の遊星ギアを配置した状態の全ての前記第１の遊星ギアの歯先円を包含し、且つ、当該全ての歯先円に接触した第１の包絡円の直径に対して、前記第１のリングローラの内径が大きくなっている車輌用可変舵角装置が提供される。
【０００７】
本発明では、遊星歯車機構の各構成要素を、ローラとギアとで構成し、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。一方、ローラにギアの遊び以上の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、第１の太陽ギア付きローラの周囲に配置された第１の遊星ギアと第１のリングギア付きローラとの関係を、当該全ての第１の遊星ギアの歯先円を包含し、且つ、当該全ての歯先円に接触した第１の包絡円の直径に対して、第１のリングローラの内径が小さくなるように設定する。
【００１０】
これにより、予めリングギア付きローラを同軸上に一体的に形成した状態で、太陽ギア付きローラの周囲に配置された遊星ギア及び遊星ローラにこのリングギア付きローラを組み付けることが可能となるので、組立作業性及び組付精度が良好となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
［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、図４は本発明の第１実施形態における入力側遊星ギアの歯先円と包絡円との関係を示す図、図５は図２のV部の拡大断面図、図６は図５のVI-VI線に沿った断面図、図７は、図２のVII-VII線に沿った断面図である。
【００１３】
本発明の第１実施形態に係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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。なお、本実施形態における入力側遊星歯車機構２０が、特許請求の範囲における第１の遊星歯車機構の一例に相当し、本実施形態における出力側遊星歯車機構３０が、特許請求の範囲における第２の遊星歯車機構の一例に相当する。
【００１６】
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、図２及び図３に示すように、操舵入力軸１１に連結された入力側キャリア２６と、入力側太陽ギア２１ａと入力側太陽ローラ２１ｂを同軸上で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を同軸上で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。
【００１７】
なお、本発明において、「一体的に形成」とは、ローラとギアとを一体的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軸心を一致させて一体に固定することも含む。
【００１８】
入力側太陽ギアローラ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】
図２及び図３に示すように、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２５を介して入力側ピニオンシャフト２４に回転可能に支持されており、この入力側ピニオンシャフト２４は、入力側キャリア２６に支持されている。この入力側キャリア２６は、ベアリング１４を介してハウジング１３に回転可能に支持されていると共に、すべり軸受１９を介して出力側キャリア３６に回転可能に支持されている。この入力側キャリア２６が連結された操舵入力軸１１は、コラムアッパ９２に接続されている。
【００２２】
本実施形態では、上述の通り入力側遊星ギア２２ａと入力側遊星ローラ２２ｂとが同軸上に一体的に形成されているために、入力側遊星ローラ２２ｂの外径と入力側遊星ギア２２ａのピッチ円とが同一径となっているが、入力側遊星ギア２２ａの歯先が削られて歯丈が低くなっている（低歯化）。これにより、本実施形態では、図５に示すように、包絡円Ｃ１（図４参照）の直径Ｒ１に対して、入力側リングローラ２３ｂの内径Ｒ２が大きく設定されている（Ｒ２＞Ｒ１）。この包絡円Ｃ１は、図４に示すように、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を配置した際に、全ての入力側遊星ギア２２ａの歯先円Ｃ２を包含し、且つ、当該全ての歯先円Ｃ２に接触した仮想上の円である。なお、図５において、直径Ｒ１及び内径Ｒ２はいずれもその半径であるＲ１／２及びＲ２／２で示されている。
【００２３】
一般的に、ローラとギアを同軸上に一体的に形成する場合には、ローラのピッチ円の直径とギアのピッチ円の直径を揃える必要があるので、ギアの歯先がローラのピッチ面より径方向外側に突出することとなる。このため、本実施形態のようにローラとギアを用いて遊星歯車機構を構成する場合には、リングギア付きローラの組付方向が制限されるため、リングギアとリングローラとを別体とした状態で組み付けた後にこれらを同一部材として固定する必要があり、組立作業性が必ずしも良好とは言い難い。また、リングギアとリングローラとを組み付けた後にこれらを固定する構成となっているので、リングギアとリングローラとの組付精度も必ずしも良好とは言い難い。
【００２４】
これに対し、本実施形態では、上記のような設定を採用することにより、入力側リングギア２３ａ及び入力側リングローラ２３ｂをいずれも入力側遊星ギア付きローラ２２に対して入力側遊星ギア２２ａ側（図５において左側）から組み付けることが可能となっているので、入力側リングギア付きローラ２３を一体化したままの状態で入力側遊星ギア付きローラに組み付けることが出来、組立作業性及び組付精度が良好となっている。
【００２５】
また、一般的にリングギア付きローラは比較的高価な部品であるが、本実施形態のように一体化したまま入力側リングギア付きローラ２３を組付可能とすることにより、部品コストも削減されるので、車輌用可変舵角装置１０のコスト低減を図ることも出来る。
【００２６】
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。
【００２７】
図５及び図６に示すように、入力側リングギア付きローラ２３の外周面には、ピン２７を挿入するために、当該リングギア付きローラ２３の軸方向に沿って伸びている複数の溝２３ｃが形成されている。この複数の溝２３ｃは、入力側リングギア付きローラ２３の周方向に沿って実質的に等間隔に配置されている（図２参照）。
【００２８】
また、ハウジング１３において入力側リングギア付きローラ２３が取り付けられる内周面にも、ピン２７を挿入するために、入力側リングギア付きローラ２３の軸方向に対して実質的に平行な方向に沿って伸びている複数の溝１３ａが形成されている。この複数の溝１３ａも、当該内周面の周方向に沿って実施的に等間隔配置されている（図２参照）。
【００２９】
そして、本実施形態では、入力側リングギア付きローラ２３に形成された溝２３ｃと、ハウジング１３に形成された溝１３ａとを重ね合わせた状態でそこにピン２７が挿入されていることにより、入力側リングギア付きローラ２３とハウジング１３とが固定されている。
【００３０】
このように、入力側リングギア付きローラ２３とハウジング１３とをピン２７により固定することにより、入力側リングギア付きローラ２３とハウジング１３とをガタ無く容易に固定することが出来る。
【００３１】
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、図２に示すように、操舵出力軸１２に連結された出力側キャリア３６と、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３２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。
【００３２】
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が出力側遊星ローラ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。
【００３３】
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は、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。
【００３４】
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との間に生じるスリップ量よりも大きく設定されている。
【００３５】
図２に示すように、出力側遊星ギア付きローラ３２は、ニードルローラベアリング３５を介して出力側ピニオンシャフト３４に回転可能に支持されており、この出力側ピニオンシャフト３４は、出力側キャリア３６に支持されている。この出力側キャリア３６は、ベアリング１５、１６を介してハウジング１３に回転可能に支持されている。この出力側キャリア３６が連結された操舵出力軸１２は、コラムロア９５に接続されている。
【００３６】
出力側遊星歯車機構３０の出力側遊星ギア付きローラ３２も、特に図示しないが、上述した入力側遊星ギア付きローラ２２と同様に、出力側遊星ギア３２ａの歯先が削られて歯丈が低くなっており、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を配置した状態の全ての出力側遊星ギア３２ａの歯先円を包含し、且つ、当該全ての歯先円に接触する包絡円の直径に対して、出力側リングローラ３３ｂの内径が大きく設定されている。
【００３７】
このような設定により、出力側リングギア３３ａ及び出力側リングローラ３３ｂをいずれも出力側遊星ギア付きローラ３２に対して出力側遊星ギア３２ａ側から組み付けることが可能となるので、出力側リングギア付きローラ３３を一体化したままの状態で出力側遊星ギア付きローラ３２に組み付けることが出来、組立作業性及び組付精度が良好になると共に、コスト削減を図ることが出来る。
【００３８】
出力側リングギア付きローラ３３は、図２に示すように、その外周にウォームホイール３３ｃが設けられており、その内周の両縁部でベアリング１７、１８を介してハウジング１３に回転可能に支持されている。図２及び図７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。
【００３９】
特に図示しないが、出力側リングギア付きローラ３３の外周面には、ピン２７を挿入するために、当該リングギア付きローラ３３の軸方向に沿って伸びている複数の溝が形成されている。この複数の溝は、出力側リングギア付きローラ３３の周方向に沿って実質的に等間隔に配置されている。
【００４０】
また、ウォームホイール３３ｃの内周面にも、ピン２７を挿入するために、当該ウォームホイール３３ｃの軸方向に沿って伸びている複数の溝が形成されている。この複数の溝も、ウォームホイール３３ｃの周方向に沿って実質的に等間隔に配置されている。
【００４１】
そして、本実施形態では、出力側リングギア付きローラに形成された溝と、ウォームホイールに形成された溝とを重ね合わせた状態でそこにピン２７が挿入されていることにより、出力側リングギア付きローラ３３とウォームホイール３３ｃとが固定されている。
【００４２】
因みに、図２に示す可変舵角装置１０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、出力側遊星歯車機構３０の出力側太陽ギア付きローラ３１とが、一体型太陽ギア付きローラ５０として同軸上に一体的に形成されており、これにより、部品点数の削減や組立性の向上が図られている。
【００４３】
以下に、本実施形態に係る可変舵角装置１０の作動について説明する。
【００４４】
図８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９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１０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１１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。
【００４５】
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。
【００４６】
図８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、入力側キャリア２６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、入力側ピニオンシャフト２４を介して入力側遊星ギア付きローラ２２が回転し、これに伴って、入力側太陽ギア付きローラ２１、即ち、一体型太陽ギア付きローラ５０が回転する。
【００４７】
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、入力側遊星ギア付きローラ２２と入力側太陽ギア付きローラ２１との間では、入力側遊星ローラ２２ｂと入力側太陽ローラ２１ｂとによりトルク伝達が行われる。
【００４８】
一体型太陽ギア付きローラ５０の回転により、出力側遊星ギア付きローラ３２が回転し、これに伴って、出力側ピニオンシャフト３４を介して出力側キャリア３６が回転する。
【００４９】
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、出力側太陽ローラ３１ｂと出力側遊星ローラ３２ｂとによりトルク伝達が行われる。
【００５０】
出力側キャリア３６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。
【００５１】
従って、低トルク入力時におけるトルク伝達経路は、図８の矢印で示すように、入力側遊星ローラ２２ｂ→入力側太陽ローラ２１ｂ→出力側太陽ローラ３１ｂ→出力側遊星ローラ３２ｂとなり、ローラのみで伝達経路が形成される。
【００５２】
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で増速された後に、出力側遊星歯車機構３０で減速され、操舵出力軸１２の回転数に対して１：１の関係となる。
【００５３】
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が増速又は減速し、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。
【００５４】
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。
【００５５】
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して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。
【００５６】
図９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。運動領域がこの弾性領域内であれば問題ないが、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、高トルク域においてローラではなくギアにより伝達経路を形成する。
【００５７】
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。
【００５８】
図１０に示すように、低トルク域の場合と同様に、入力側キャリア２６が回転すると、入力側遊星ギア付きローラ２２が回転し、これに伴って、入力側太陽ギア付きローラ２１、即ち、一体型太陽ギア付きローラ５０が回転する。この際、低トルク域の場合と異なり、入力側遊星ギア付きローラ２２と入力側太陽ギア付きローラ２１との間では、入力側遊星ギア２２ａと入力側太陽ギア２１ａとによりトルク伝達が行われる。
【００５９】
一体型太陽ギア付きローラ５０の回転により、出力側遊星ギア付きローラ３２が回転し、これに伴って、出力側キャリア３６が回転する。この際、低トルク域の場合と異なり、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と出力側遊星ギア３２ａとによりトルク伝達が行われる。
【００６０】
従って、高トルク入力時におけるトルク伝達経路は、図１０の矢印で示すように、入力側遊星ギア２２ａ→入力側太陽ギア２１ａ→出力側太陽ギア３１ａ→出力側遊星ギア３２ａ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、ローラによりトルク伝達から、歯車によるトルク伝達へと自動的に推移する。
【００６１】
図１１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１１において太線で示すような特性となる。
【００６２】
本実施形態に係る車輌用舵角装置１０では、以下に列挙することが得られる。
【００６３】
（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、ローラとギアとで構成し、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。一方、ローラにギアの遊び以上の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。
【００６４】
（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。
【００６５】
（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。
【００６６】
（４）本実施形態では、入力側太陽ギア付きローラ２１の周囲に配置された入力側遊星ギア２２ａと入力側リングギア付きローラ２３との関係を、当該全ての入力側遊星ギア２２ａの歯先円を包含し且つそれらに接触した包絡円の直径に対して、入力側リングローラ２３ｂの内径が大きくなるように設定する。
【００６７】
これにより、入力側リングギア２３ａと入力側リングローラ２３ｂとを入力側リングギア付きローラ２３として同軸上に一体的に形成した状態で、入力側太陽ギア付きローラ２１の周囲に配置された入力側遊星ギア付きローラ２２に組み付けることが可能となるので、組立作業性及び組付精度が良好となる。
【００６８】
同様に、出力側太陽ギア付きローラ３１の周囲に配置された出力側遊星ギア３２ａと出力側リングギア付きローラ３３との関係を、当該全ての出力側遊星ギア３２ａの歯先円を包含し且つそれらに接触した包絡円の直径に対して、出力側リングローラ３３ｂの内径が大きくなるように設定する。
【００６９】
これにより、出力側リングギア３３ａと出力側リングローラ３３ｂとを出力リングギア付きローラ３３として同軸上に一体的に形成した状態で、出力側太陽ギア付きローラ３１の周囲に配置された出力側遊星ギア付きローラ３２に組み付けることが可能となるので、組立作業性及び組付精度が良好となる。
【００７０】
また、比較的高価なリングギア付きローラ２３、３３を一体化したままの状態で組付可能とすることにより、部品コストも削減されるので、車輌用可変舵角装置１０のコスト低減を図ることが出来る。
【００７１】
（５）本実施形態では、入力側リングギア付きローラ２３とハウジング１３とをピン２７を介して固定している。これにより、入力側リングギア付きローラ２３とハウジング１３をガタ無く容易に固定することが可能となっている。
【００７２】
同様に、本実施形態では、出力側リングギア付きローラ３３とウォームホイール３３ｃとをピン２７を介して固定している。これにより、出力側リングギア付きローラ３３とウォームホイール３３ｃをガタ無く容易に固定することが可能となっている。
【００７３】
（６）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４２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。
【００７４】
（７）本実施形態では、入力側遊星歯車機構２０の入力側キャリア２６とコラムアッパ９２とを連結し、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とを連結し、出力側遊星歯車機構３０の出力側キャリア２６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。
【００７５】
（８）本実施形態では、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とが、一体型太陽ギア付きローラ５０として同軸上に一体的に形成されており、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のコスト低減を図ることが出来る。また、これにより、回転に伴って太陽ギア付きローラ２１、３１に生じるガタを低減することも出来る。
【００７６】
［第２実施形態］
図１２は本発明の第２実施形態に係る車輌用可変舵角装置の入力側遊星歯車機構の拡大断面図であり、第１実施形態で説明した図５に相当する図である。
【００７７】
本発明の第２実施形態に係る車輌用可変舵角装置は、入力側及び出力側の遊星歯車機構２０、３０において遊星ギアと遊星ローラとが分離して設けられている点で、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可変舵角装置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可変舵角装置１０との相違点のみを説明する。
【００７８】
本発明の第２実施形態に係る車輌用可変舵角装置では、図１２に示すように、入力側遊星歯車機構２０において、入力側遊星ギア２２ａと入力側遊星ローラ２２ｂとが相互に独立して分離して設けられている。そして、入力側遊星ギア２２ａのピッチ円は、入力側遊星ローラ２２ｂのピッチ円よりも小さく形成されている。これにより、図１２に示すように、包絡円Ｃ１（図４参照）の直径Ｒ１に対して、入力側リングローラ２３ｂの内径Ｒ２が大きく設定されている（Ｒ２＞Ｒ１）。この包絡円Ｃ１は、第１実施形態で説明したのと同様に、図４に示すように、入力側太陽ギア付きローラ２１の周囲に入力側遊星ギア２２ａを配置した状態の全ての入力側遊星ギア２２ａの歯先円Ｃ２を包含し、且つ、当該全ての歯先円Ｃ２に接触した仮想上の円である。
【００７９】
このような設定により、入力側リングギア付きローラ２３を一体化したまま入力側遊星ギア２２ａ及び入力側遊星ローラ２２ｂに組み付けることが出来るので、組立作業性及び組付精度が向上する。また、比較的高価な入力側リングギア付きローラ２３を一体化したまま組付可能とすることにより、部品コストも削減されるので、車輌用可変舵角装置のコスト低減を図ることも出来る。なお、本実施形態では、第１実施形態のように入力側遊星ギア２２ａの歯先は削られていない。
【００８０】
同様に、特に図示しないが、出力側遊星歯車機構３０においても、出力側遊星ギア３２ａと出力側遊星ローラ３２ｂとが相互に独立して分離して設けられている。そして、出力側遊星ギア３２ａのピッチ円は、出力側遊星ローラ３２ｂのピッチ円よりも小さく形成されており、出力側太陽ギア付きローラ３１の周囲に出力側遊星ギア３２ａを配置した状態の全ての出力側遊星ギア３２ａの歯先円を包含し、且つ、当該全ての歯先円に接触する包絡円の直径に対して、出力側リングローラ３３ｂの内径が大きく設定されている。
【００８１】
このような設定により、出力側リングギア付きローラ３３を一体化したまま出力側遊星ギア３２ａ及び出力側遊星ローラ３２ｂに組み付けることが出来るので、組立作業性及び組付精度が向上する。また、比較的高価な出力側リングギア付きローラ３３を一体化したまま組付可能とすることにより、部品コストも削減されるので、車輌用可変舵角装置のコスト低減を図ることも出来る。なお、本実施形態では、第１実施形態のように出力側遊星ギア３２ａの歯先は削られていない。
【００８２】
さらに、本実施形態では、図１２に示すように、入力側リングギア付きローラ２３において、入力側リングギア２３ａの歯底円の直径Ｒ３が、入力側リングローラ２３ｂの内径Ｒ２より小さく設定されている（Ｒ３＜Ｒ２）。同様に、特に図示しないが、出力側リングギア付きローラ３３において、出力側リングギア３３ａの歯底円の直径が、出力側リングローラ３３ｂの内径より小さく設定されている。なお、図１２において、直径Ｒ１及び内径Ｒ２に加えて直径Ｒ３もその半径Ｒ３／２で示されている。
【００８３】
このような設定により、一体化されたリングギア付きローラ２３、３３のリングギア部２３ａ、３３ａをブローチ加工により形成することが可能となり、大幅な製造コスト削減を図ることが出来る。
【００８４】
本実施形態に係る車輌用舵角装置では、第１実施形態の（１）〜（８）の効果に加えて、以下の効果が得られる。
【００８５】
（９）本実施形態では、入力側リングギア２３ａの歯底円の直径を、入力側リングローラ２３ｂの内径より小さく設定している。また、出力側リングギア３３ａの歯底円の直径を、出力側リングローラ３３ｂの内径より小さく設定している。これにより、リングギア付きローラ２３、３３のリングギア部２３ａ、３３ａをブローチ加工により形成することが可能となるので、大幅な製造コストの削減を図ることが出来る。
【００８６】
［第３実施形態］
図１３は本発明の第３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。
【００８７】
本発明の第３実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０ｂは、図１３に示すように、入力側遊星歯車機構２０ｂと出力側遊星歯車機構３０ｂが対称的に配置されている点で第１実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０と共通しているが、入力側太陽ギア付きローラ２１が操舵入力軸１１に連結され、入力側ピニオンシャフト２６と出力側ピニオンシャフト３６とが連結され、さらに、出力側太陽ギア付きローラ３１が操舵出力軸１２に連結されている点で第１実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０と相違する。
【００８８】
本実施形態では、入力側ピニオンシャフト２６と出力側ピニオンシャフト３６とは、一体型ピニオンシャフト７０として同軸上に一体的に形成されている。また、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とは、連結シャフト６０を介して、相互に独立して回転可能に連結されている。さらに、入力側キャリア２６は、ベアリング１４を介して、入力側太陽ギア付きローラ２１に回転可能に支持されており、出力側キャリア３６は、ベアリング１５を介して、出力側太陽ギア付きローラ３１に回転可能に支持されている。
【００８９】
本実施形態に係る可変舵角装置１０ｂでは、以上のような相違点を有するため、第１実施形態に係る可変舵角装置１０とトルク伝達経路が異なる。
【００９０】
本実施形態に係る可変舵角装置１０ｂに低トルクが入力されると、入力側太陽ギア付きローラ２１が回転し、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２６が操舵入力軸１１を中心として回転する。この際、低トルク入力であるので、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。
【００９１】
入力側キャリア２６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。この際、低トルク入力であるので、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。
【００９２】
従って、低トルク入力時におけるトルク伝達経路は、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。
【００９３】
これに対し、高トルク入力時におけるトルク伝達経路は、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。
【００９４】
本実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０ｂでは、第１実施形態の（１）〜（６）の効果に加えて、以下の効果が得られる。
【００９５】
（１０）本実施形態では、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、入力側ピニオンシャフト２４と出力側ピニオンシャフト３４とを連結し、さらに、出力側太陽ギア付きローラ３２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。
【００９６】
（１１）本実施形態では、入力側ピニオンシャフト２４と出力側ピニオンシャフト３４とを、一体型ピニオンシャフト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１０ｂの小型化を図ることが出来る。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１０ｂのコスト低減も図ることが出来る。
【００９７】
［第４実施形態］
図１４は本発明の第４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。
【００９８】
本発明の第４実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０ｃは、図１４に示すように、入力側遊星歯車機構２０ｃと出力側遊星歯車機構３０ｃが対称的に配置されている点で第１実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０と共通しているが、入力側太陽ギア付きローラ２１が操舵入力軸１１に連結され、入力側キャリア２６がハウジング１３に固定され、入力側リングギア付きローラ２１と出力側遊星ギア付きローラ３１とが連結され、出力側キャリア３６にウォームホイール３６ａが設けられ、さらに、出力側太陽ギア付きローラ３１が操舵出力軸１２に連結されている点で第１実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０と相違する。
【００９９】
本実施形態では、入力側リングギア付きローラ２３と出力側リングギア付きローラ３３とは、一体型リングギア付きローラ８０として同軸上に一体的に形成されている。また、入力側太陽ギア付きローラ２１は、ベアリング１４、１５を介して、入力側キャリア２６に回転可能に支持されており、出力側太陽ギア付きローラ３１も、ベアリング１６、１７を介して、出力側キャリア３６に回転可能に支持されている。
【０１００】
また、本実施形態では、第１実施形態と異なり、特に図示しないが、入力側キャリア２６とハウジング１３のそれぞれに複数の溝が形成されており、これらの溝を重ね合わせた状態でそこにピン２７が挿入されていることにより、入力側キャリア２６とハウジング１３とが固定されている。また、特に図示しないが、出力側キャリア３６とウォームホイール３６ａのそれぞれにも複数の溝が形成されており、これらの溝を重ね合わせた状態でそこにピン２７が挿入されていることにより、出力側キャリア３６とウォームホイール３６ａとが固定されている。
【０１０１】
本実施形態に係る可変舵角装置１０ｃでは、以上のような相違点を有するため、第１実施形態に係る可変舵角装置１０とトルク伝達経路が異なる。
【０１０２】
本実施形態に係る可変舵角装置１０ｃに低トルクが入力されると、入力側太陽ギア付きローラ２１が回転し、入力側キャリア２６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が入力側ピニオンシャフト２４を中心として回転し、これに伴って、入力側リングギア付きローラ２３、即ち、一体型リングギア付きローラ８０が回転する。この際、低トルク入力であるので、各ギア付きローラ２１〜２３間では、ローラ２１ｂ〜２３ｂによりトルク伝達が行われる。
【０１０３】
一体型リングギア付きローラ８０回転すると、出力側遊星ギア付きローラ３２が出力側ピニオンシャフト３４を中心として回転し、これに伴って、出力側太陽ギア付きローラ３１が回転する。この際、低トルク入力であるので、各ギア付きローラ３１〜３３間では、ローラ３１ｂ〜３３ｂによりトルク伝達が行われる。
【０１０４】
従って、低トルク入力時におけるトルク伝達経路は、入力側太陽ローラ２１ｂ→入力側遊星ローラ２２ｂ→入力側リングローラ２３ｂ→出力側リングローラ３３ｂ→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。
【０１０５】
これに対し、高トルク入力時におけるトルク伝達経路は、入力側太陽ギア２１ａ→入力側遊星ギア２２ａ→入力側リングギア２３ａ→出力側リングギア３３ａ→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。
【０１０６】
本実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０ｃでは、第１実施形態に係る（１）〜（４）の効果に加えて、以下の効果が得られる。
【０１０７】
（１２）本実施形態では、入力側キャリア２６とハウジング１３とをピン２７を介して固定している。これにより、入力側キャリア２６とハウジング１３をガタ無く容易に固定することが出来る。
【０１０８】
同様に、本実施形態では、出力側キャリア３６とウォームホイール３６ａとをピン２７を介して固定している。これにより、出力側キャリア３６とウォームホイール３６ａとをガタ無く容易に固定することが可能となっている。
【０１０９】
（１３）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３６ａを介して、出力側キャリア３６に連結し、ウォームホイール３３ｃからウォームギア４２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。
【０１１０】
（１４）本実施形態では、入力側太陽ギア付きローラとコラムアッパ９２とを連結し、入力側リングギア付きローラ２３と出力側リングギア付きローラ３３とを連結し、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の出力側キャリア３６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。
【０１１１】
（１５）本実施形態では、比較的高価な入力側リングギア付きローラ２３と出力側リングギア付きローラ３３とを同軸上に一体的に形成し、一体型リングギア付きローラ８０としたので、部品点数が削減され、組立性も向上するので、可変舵角装置のコスト低減を図ることが出来る。
【０１１２】
［第５実施形態］
図１５は本発明の第５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。
【０１１３】
本発明の第５実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０ｄは、図１５に示すように、入力側遊星歯車機構２０ｄと出力側遊星歯車機構３０ｄとが対照的に配置されている点で第１実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０と共通しているが、入力側リングギア付きローラ２３が操舵入力軸１１に連結され、入力側キャリア２６がハウジング１３に固定され、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とが連結され、出力側キャリア３６にウォームホイール３６ａが設けられ、さらに、出力側リングギア付きローラ３３が操舵出力軸１２に連結されている点で第１実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０と相違する。
【０１１４】
本実施形態では、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は、連結シャフト６０により固定されており、第３実施形態と異なり、これらは同時にのみ回転可能となっている。なお、第１実施形態のように、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を、一体型太陽ギア付きローラ５０として、同軸上に一体的に形成しても良い。
【０１１５】
また、本実施形態では、入力側太陽ギア付きローラ２１は、ベアリング１４、１５を介して、入力側キャリア２６及び入力側リングギア付きローラ２３に回転可能に支持されている。同様に、出力側太陽ギア付きローラ３１も、ベアリング１６、１７を介して、出力側キャリア３６及び出力側リングギア付きローラ３３に回転可能に支持されている。
【０１１６】
さらに、本実施形態では、第１実施形態と異なり、特に図示しないが、入力側キャリア２６とハウジング１３のそれぞれに複数の溝が形成されており、それらの溝を重ね合わせた状態でそこにピン２７が挿入されていることにより、入力側キャリア２６とハウジング１３とが固定されている。また、特に図示しないが、出力側キャリア３６とウォームホイール３６ａのそれぞれにも複数の溝が形成されており、それらの溝を重ね合わせた状態でそこにピン２７が挿入されていることにより、出力側キャリア３６とウォームホイール３６ａとが固定されている。
【０１１７】
本実施形態に係る可変舵角装置１０ｄでは、以上のような相違点を有するため、第１実施形態に係る可変舵角装置１０とトルク伝達経路が異なる。
【０１１８】
本実施形態に係る可変舵角装置１０ｄに低トルクが入力されると、入力側リングギア付きローラ２３が回転し、入力側キャリア２６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が入力側ピニオンシャフト２４を中心として回転し、これに伴って、入力側太陽ギア付きローラ２１が回転する。この際、低トルク入力であるので、各ギア付きローラ２１〜２３間では、ローラ２１ｂ〜２３ｂによりトルク伝達が行われる。
【０１１９】
入力側太陽ギア付きローラ２１が回転すると、連結シャフト６０を介して、出力側太陽ギア付きローラ３１が回転し、これに伴って、出力側遊星ギア付きローラ３２が出力側ピニオンシャフト３４を中心として回転し、さらに出力側リングギア付きローラ３３が回転する。この際、低トルク入力であるので、各ギア付きローラ３１〜３３間では、ローラ３１ｂ〜３３ｂによりトルク伝達が行われる。
【０１２０】
従って、低トルク入力時におけるトルク伝達経路は、入力側リングローラ２３ｂ→入力側遊星ローラ２２ｂ→入力側太陽ローラ２１ｂ→出力側太陽ローラ３１ｂ→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。
【０１２１】
これに対し、高トルク入力時におけるトルク伝達経路は、入力側リングギア２３ａ→入力側遊星ギア２２ａ→入力側太陽ギア２１ａ→出力側太陽ギア３１ａ→出力側遊星ギア３２ａ→出力側リングギア３３ａとなり、ギアのみで伝達経路が形成される。
【０１２２】
本実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０ｄでは、第１実施形態に係る（１）〜（４）及び（８）の効果と、第４実施形態に係る（１２）及び（１３）の効果に加えて、以下の効果が得られる。
【０１２３】
（１６）本実施形態では、入力側リングギア付きローラ２３をコラムアッパ９２と連結し、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とを連結し、出力側リングギア付きローラ３３をコラムロア９５と連結したので、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、出力側キャリア３５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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
上述の実施形態では、２つの遊星歯車機構を対称的に配置するように説明したが、本発明では、（ａ）太陽ギア付きローラを操舵入力軸に連結すると共にキャリアに操舵出力軸を連結するタイプ、（ｂ）キャリアを操舵入力軸に連結すると共に太陽ギア付きローラを操舵出力軸に連結するタイプ、（ｃ）太陽ギア付きローラを操舵入力軸に連結すると共にリングギア付きローラを操舵出力軸に連結するタイプ、或いは、（ｄ）リングギア付きローラを操舵入力軸に連結すると共に太陽ギア付きローラを操舵出力軸に連結するタイプの、一つの遊星歯車機構を用いた車輌用可変舵角装置に適用することも出来る。
【０１２６】
また、上述の実施形態では、電動モータ４０を、出力側リングギア付きローラ３３又は出力側キャリア３６に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又は出力側キャリア３６はハウジング１３に固定し、その代わりに、入力側リングギア付きローラ２３又は入力側キャリア２６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。
【０１２７】
さらに、第２実施形態において説明した遊星ギアと遊星ローラとを別体とする構成や、リングギアの歯底円の直径をリングローラの内径より小さくする構成を、第３〜第５実施形態に係る車輌用可変舵角装置１０ｂ〜１０ｄに適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【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実施形態における入力側遊星ギアの歯先円と包絡円との関係を示す図である。
【図５】図５は、図２のV部の拡大断面図である。
【図６】図６は、図５のVI-VI線に沿った断面図である。
【図７】図７は、図２のVII-VII線に沿った断面図である。
【図８】図８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９】図９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１０】図１０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１１】図１１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１２】図１２は、本発明の第２実施形態に係る車輌用可変舵角装置の入力側遊星歯車機構の拡大断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３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。
【図１４】図１４は、本発明の第４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。
【図１５】図１５は、本発明の第５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。
【符号の説明】
【０１２９】
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
１３ａ…溝
１４〜１８…ベアリング
１９…すべり軸受
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
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
２３ｃ…溝
２４…入力側ピニオンシャフト
２５…ニードルローラベアリング
２６…入力側キャリア
２７…ピン
３０…出力側遊星ギア付きローラ
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
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…出力側ピニオンシャフト
３５…ニードルローラベアリング
３６…出力側キャリア
３６ａ…ウォームホイール
４０…電動モータ
４１…駆動軸
４２…ウォームギア
５０…一体型太陽ギア付きローラ
６０…連結シャフト
７０…一体型ピニオンシャフト
８０…一体型リングギア付きローラ
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
Ｃ１…包絡円
Ｃ２…歯先円
Ｒ１…包絡円の直径
Ｒ２…入力側リングローラの内径
Ｒ３…入力リングギアの歯底円の直径
【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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【図１４】
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【図１５】
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