(57)【要約】【課題】小型、低コストの可変伝達比ユニット、この可変伝達比ユニットを備えたギア比可変パワーステアリング装置及び、小型、低コストの可変伝達比ユニットを採用するために有効なギア比可変パワーステアリング装置の制御方法を提供すること。【解決手段】ギア比可変パワーステアリング装置は、第１のステアリングシャフト３２１と第２のステアリングシャフト３２２との間の回転伝達比を可変にする可変伝達比ユニット７を備えたものである。可変伝達比ユニット７は、第１のステアリングシャフト３２１と一体回転する第１のサーキュラスプライン７９１ａ及び第２のステアリングシャフト３２２と一体回転する第２のサーキュラスプライン７９１ｂを含む減速機７９を有している。第１のサーキュラスプライン７９１ａと第２のサーキュラスプライン７９１ｂとの間には、その相対回転を許容又は規制可能なように構成されたロック機構８を介設してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転シャフトと一体回転する第１の回転要素及び第２の回転シャフトと一体回転する第２の回転要素を含む減速機と、モータ出力シャフトを上記減速機に連結したモータとを有してなり、上記第１の回転シャフトと上記第２の回転シャフトとの間の回転伝達比を変更可能に構成した可変伝達比ユニットにおいて、
上記第１の回転シャフトから上記第１の回転要素までの回転伝達経路を構成する回転部品のうちのいずれかである第１回転体と、上記第２の回転シャフトから上記第２の回転要素までの回転伝達経路を構成する回転部品のうちのいずれかである第２回転体との間には、その相対回転を許容又は規制可能なように構成されたロック機構を介設してあることを特徴とする可変伝達比ユニット。
【請求項２】
請求項１において、上記減速機は、上記モータ出力シャフトに連結されたウェーブジェネレータと、該ウェーブジェネレータに外挿されたフレクスプラインと、上記各回転要素として、該フレクスプラインの外周側に回転軸方向に隣り合って配置された一対のサーキュラスプラインとを含む波動歯車減速機よりなり、
上記第１回転体は、上記第１の回転要素である第１のサーキュラスプラインであり、上記第２回転体は、上記第２の回転要素である第２のサーキュラスプラインであることを特徴とする可変伝達比ユニット。
【請求項３】
請求項１において、上記減速機は、上記モータ出力シャフトが連結されたウェーブジェネレータと、該ウェーブジェネレータに外挿されたフレクスプラインと、上記各回転要素として、該フレクスプラインの外周側に回転軸方向に隣り合って配置された一対のサーキュラスプラインとを含む波動歯車減速機よりなり、
上記第１の回転シャフトと上記第１の回転要素とは、上記波動歯車減速機を収容するハウジングを介して連結されており、
上記第１回転体は、上記ハウジングであり、上記第２回転体は、上記第２の回転要素として、上記ハウジングの内周側に収容された一方の上記サーキュラスプラインであることを特徴とする可変伝達比ユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記ロック機構は、ボールクラッチ機構であることを特徴とする可変伝達比ユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記モータ出力シャフトの回転を許容又は規制可能なように構成されたモータロック機構を有することを特徴とする可変伝達比ユニット。
【請求項６】
ピニオンシャフトとラックシャフトとが係合したステアリングボックスと、操舵ハンドルに連結された第１のステアリングシャフトと上記ピニオンシャフトに連結された第２のステアリングシャフトとの間の回転伝達比を可変にする可変伝達比ユニットとを備えたギア比可変パワーステアリング装置において、
上記可変伝達比ユニットは、請求項１〜５のいずれか１項に記載されたものであり、
請求項１〜５のいずれか１項における第１の回転シャフト及び第２の回転シャフトが、それぞれ、上記第１のステアリングシャフト、上記第２のステアリングシャフトであることを特徴とするギア比可変パワーステアリング装置。
【請求項７】
ピニオンシャフトとラックシャフトとが係合したステアリングボックスと、操舵ハンドルに連結された第１のステアリングシャフトと上記ピニオンシャフトに連結された第２のステアリングシャフトとの間の回転伝達比を可変にする可変伝達比ユニットと、上記各ステアリングシャフトに作用する軸トルクを計測するためのトルク計測手段とを備えたギア比可変パワーステアリング装置の制御方法において、
上記ギア比可変パワーステアリング装置は、請求項６記載のものであり、
上記トルク計測手段を用いて計測した上記軸トルクと、予め設定されたしきい値との比較により、過大な上記軸トルクが入力されたことを検知する過大入力検知ステップと、
ロック機構を用いて、上記第１のステアリングシャフトと上記第２のステアリングシャフトとの相対回転を規制するトルク遮断ステップとを実施することを特徴とするギア比可変パワーステアリング装置の制御方法。
【請求項８】
ピニオンシャフトとラックシャフトとが係合したステアリングボックスと、操舵ハンドルに連結された第１のステアリングシャフトと上記ピニオンシャフトに連結された第２のステアリングシャフトとの間の回転伝達比を可変にする可変伝達比ユニットと、上記各ステアリングシャフトに作用する軸トルクを計測するためのトルク計測手段とを備えたギア比可変パワーステアリング装置の制御方法において、
上記可変伝達比ユニットは、第１のステアリングシャフトと一体回転する第１の回転要素及び第２のステアリングシャフトと一体回転する第２の回転要素を含む減速機と、モータ出力シャフトが上記減速機に連結されたモータとを有してなり、
上記トルク計測手段を用いて計測した上記軸トルクと、予め設定されたしきい値である制御開始軸トルク値Ｔａとの比較により、過大な上記軸トルクが入力されたことを検知する過大入力検知ステップと、
該過大入力検知ステップで検知された上記軸トルクの作用方向に対して逆回転方向に、上記第２のステアリングシャフトを回転させるよう、上記モータを回転制御することにより、上記軸トルクの大きさを抑制するトルク制御ステップとを実施することを特徴とするギア比可変パワーステアリング装置の制御方法。
【請求項９】
請求項８おいて、上記ギア比可変パワーステアリング装置は、上記第１のステアリングシャフトの回転位置を計測する回転位置センサと、転舵輪の転舵角を計測する転舵角計測手段とを有してなり、
上記ギア比可変パワーステアリング装置の制御方法においては、上記トルク制御ステップの後に、転舵輪を転舵する転舵角復帰ステップを行い、
該転舵角復帰ステップでは、上記トルク制御ステップの開始時に上記回転位置センサを用いて計測した第１の回転位置と、上記トルク制御ステップの終了時に上記回転位置センサを用いて計測した第２の回転位置との差分であるハンドル操作量に対応する操作転舵角を算出し、上記トルク制御ステップの開始時に上記転舵角計測手段を用いて計測した転舵角に、上記操作転舵角を加算した目標転舵角を設定し、該目標転舵角に従って上記転舵輪を転舵させることを特徴とするギア比可変パワーステアリング装置の制御方法。
【請求項１０】
請求項８又は９において、上記トルク制御ステップでは、可変伝達比ユニットについて許容される最高許容軸トルク値Ｔｂよりも上記制御開始軸トルク値Ｔａを低く設定してあり、上記軸トルクの大きさが該制御開始軸トルク値Ｔａ以上となったとき、上記軸トルクの大きさが上記最高許容軸トルク値Ｔｂを超えないように上記モータを回転制御することを特徴とするギア比可変パワーステアリング装置の制御方法。
【請求項１１】
請求項１０において、上記最高許容軸トルク値Ｔｂ及び上記制御開始軸トルク値Ｔａは、車速に応じて設定してあることを特徴とするギア比可変パワーステアリング装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転伝達比を変更する可変伝達比ユニット、この可変伝達比ユニットを利用したギア比可変パワーステアリング装置、特に、可変伝達比ユニットの耐久性を高めたギア比可変パワーステアリング装置及び、可変伝達比ユニットの耐久性を向上するためのギア比パワーステアリング装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、操舵ハンドルとステアリングボックスとの間に可変伝達比ユニットを配置し、この可変伝達比ユニットの作用により、ステアリングギア比を変更し得るように構成されたギア比可変パワーステアリング装置がある。上記可変伝達比ユニットとしては、例えば、波動歯車減速機などの減速機と、この減速機に連結されたモータとを有してなり、モータから波動歯車減速機に入力する回転数に応じてステアリングギア比が変動するように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、上記従来のギア比可変パワーステアリング装置では、次のような問題がある。すなわち、上記可変伝達比ユニットでは、上記操舵ハンドルから上記ステアリングボックスに至る回転伝達経路に作用する軸トルクに耐え得るよう、上記減速機等の内部機構の強度を高く確保する必要があった。一方、転舵輪が縁石等に当たった場合や、転舵輪が路面の穴等に落ちた場合などには、通常のハンドル操作時に回転伝達経路に作用する軸トルクを大きく上回る過大な軸トルクが発生することがある。そこで、上記従来のギア比可変パワーステアリング装置では、上記の過大な軸トルクに耐え得るように、上記減速機等、可変伝達比ユニットの内部機構の強度を確保する必要があった。それ故、上記可変伝達比ユニットの大型化や、コストアップが招来されていた。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３２４２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、小型、低コストの可変伝達比ユニット、この可変伝達比ユニットを備えたギア比可変パワーステアリング装置及び、小型、低コストの可変伝達比ユニットを採用した際に有効となるギア比可変パワーステアリング装置の制御方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、第１の回転シャフトと一体回転する第１の回転要素及び第２の回転シャフトと一体回転する第２の回転要素を含む減速機と、モータ出力シャフトを上記減速機に連結したモータとを有してなり、上記第１の回転シャフトと上記第２の回転シャフトとの間の回転伝達比を変更可能に構成した可変伝達比ユニットにおいて、
上記第１の回転シャフトから上記第１の回転要素までの回転伝達経路を構成する回転部品のうちのいずれかである第１回転体と、上記第２の回転シャフトから上記第２の回転要素までの回転伝達経路を構成する回転部品のうちのいずれかである第２回転体との間には、その相対回転を許容又は規制可能なように構成されたロック機構を介設してあることを特徴とする可変伝達比ユニットにある（請求項１）。
【０００７】
上記第１の発明の可変伝達比ユニットでは、上記第１の回転シャフトから上記第１の回転要素までの回転伝達経路を構成する上記第１回転体と、上記第２の回転シャフトから上記第２の回転要素までの回転伝達経路を構成する上記第２回転体との間には、その相対回転を許容又は規制可能なように構成されたロック機構を介設してある。
【０００８】
そのため、上記可変伝達比ユニットでは、上記ロック機構を用いて上記第１回転体と上記第２回転体との相対回転を規制することにより、上記減速機等、可変伝達比ユニットの内部機構に外部から作用するトルクを遮断することができる。それ故、例えば、上記各回転シャフトに過大な軸トルクが発生した際に、上記減速機等へのトルク伝達を遮断するように上記ロック機構を制御できれば、相対的に、上記減速機等に要求される機械的強度を低減できる。そして、これにより、減速機等、可変伝達比ユニットの内部機構を小型化、低コストでき、可変伝達比ユニット全体の小型化、軽量化、低コスト化を実現できる。
【０００９】
以上のように、上記第１の発明の可変伝達比ユニットは、各回転シャフトに発生し得る過大な軸トルクから減速機等の内部機構を保護する上記ロック機構を備えてなり、これにより、小型化、低コスト化を実現した優れた品質を有するものである。
【００１０】
第２の発明は、ピニオンシャフトとラックシャフトとが係合したステアリングボックスと、操舵ハンドルに連結された第１のステアリングシャフトと上記ピニオンシャフトに連結された第２のステアリングシャフトとの間の回転伝達比を可変にする可変伝達比ユニットとを備えたギア比可変パワーステアリング装置において、
上記可変伝達比ユニットは、請求項１〜５のいずれか１項に記載されたものであり、
請求項１〜５のいずれか１項においける第１の回転シャフト及び第２の回転シャフトが、それぞれ、上記第１のステアリングシャフト、上記第２のステアリングシャフトであることを特徴とするギア比可変パワーステアリング装置にある（請求項６）。
【００１１】
上記第２の発明のギア比可変パワーステアリング装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の上記ロック機構を備えた可変伝達比ユニットを利用して構成したものである。この可変伝達比ユニットは、小型、低コストであって、さらに、耐久性が高いものである。そのため、この可変伝達比ユニットを利用した上記ギア比可変パワーステアリング装置は、小型、低コストであると共に、長期間の使用に渡って安定した特性を発揮し得る優れた品質を有するものとなる。
【００１２】
第３の発明は、ピニオンシャフトとラックシャフトとが係合したステアリングボックスと、操舵ハンドルに連結された第１のステアリングシャフトと上記ピニオンシャフトに連結された第２のステアリングシャフトとの間の回転伝達比を可変にする可変伝達比ユニットと、上記各ステアリングシャフトに作用する軸トルクを計測するためのトルク計測手段とを備えたギア比可変パワーステアリング装置の制御方法において、
上記ギア比可変パワーステアリング装置は、請求項６記載のものであり、
上記トルク計測手段を用いて計測した軸トルクと、予め設定されたしきい値との比較により、過大な上記軸トルクが入力されたことを検知する過大入力検知ステップと、
ロック機構を用いて、上記第１のステアリングシャフトと上記第２のステアリングシャフトとの相対回転を規制するトルク遮断ステップとを実施することを特徴とするギア比可変パワーステアリング装置の制御方法にある（請求項７）。
【００１３】
上記第３の発明のギア比可変パワーステアリング装置の制御方法は、請求項６に記載されたギア比可変パワーステアリング装置に適用するものである。そして、この制御方法では、上記過大入力検知ステップにより上記過大軸トルクが入力されたか否かを検知し、上記トルク遮断ステップでは、上記ロック機構により上記第１のステアリングシャフトと上記第２のステアリングシャフトとの相対回転を規制することにより、上記減速機等、上記可変伝達比ユニットの内部機構への過大な軸トルクのトルク伝達を遮断する。
【００１４】
そのため、上記第３の発明のギア比可変パワーステアリング装置の制御方法によれば、上記のような過大な軸トルクが作用したとき、上記ロック機構を動作させることで、上記減速機等、可変伝達比ユニットの内部機構を、確実性高く保護することができる。
したがって、上記ギア比可変パワーステアリング装置の制御方法によれば、相対的に、減速機等の可変伝達比ユニットの内部機構に要求される機械的強度を抑制でき、減速機等の内部機構及び可変伝達比ユニット全体を小型化、軽量化、低コスト化することができる。
【００１５】
第４の発明は、ピニオンシャフトとラックシャフトとが係合したステアリングボックスと、操舵ハンドルに連結された第１のステアリングシャフトと上記ピニオンシャフトに連結された第２のステアリングシャフトとの間の回転伝達比を可変にする可変伝達比ユニットと、上記各ステアリングシャフトに作用する軸トルクを計測するためのトルク計測手段とを備えたギア比可変パワーステアリング装置の制御方法において、
上記可変伝達比ユニットは、第１のステアリングシャフトと一体回転する第１の回転要素及び第２のステアリングシャフトと一体回転する第２の回転要素を含む減速機と、モータ出力シャフトが上記減速機に連結されたモータとを有してなり、
上記トルク計測手段を用いて計測した軸トルク値と、予め設定されたしきい値である制御開始軸トルク値Ｔａとの比較により、過大な上記軸トルクが入力されたことを検知する過大入力検知ステップと、
該過大入力検知ステップで検知された上記軸トルクの作用方向に対して逆回転方向に、上記第２のステアリングシャフトを回転させるよう、上記モータを回転制御することにより、上記軸トルクの大きさを抑制するトルク制御ステップとを実施することを特徴とするギア比可変パワーステアリング装置の制御方法にある（請求項８）。
【００１６】
上記第４の発明のギア比可変パワーステアリング装置の制御方法では、トルク計測手段を用いて計測した軸トルクに基づいて、過大な軸トルクの入力を検知する過大入力検知ステップと、該過大入力検知ステップで検知した過大軸トルクの作用方向に対して逆回転方向に、第２のステアリングシャフトを回転させるようにモータを回転制御することで、上記軸トルクの大きさを抑制するトルク制御ステップとを実施する。
【００１７】
そのため、上記第４の発明のギア比可変パワーステアリング装置の制御方法によれば、過大な軸トルクが入力されたときに上記トルク制御ステップに移行し、その軸トルクの大きさを抑制するように上記モータを回転制御する。これにより、上記軸トルクの大きさを抑制でき、過大な軸トルクから、可変伝達比ユニットや各ステアリングシャフトや上記ステアリングボックス等を保護することができる。
【００１８】
したがって、上記ギア比可変パワーステアリング装置の制御方法によれば、相対的に、減速機等、可変伝達比ユニットの内部機構に要求される機械的強度を抑制でき、減速機等の内部機構及び可変伝達比ユニット全体を小型化、低コスト化することができる。さらに、上記の制御方法によれば、軸トルクの大きさを抑制することで、操舵ハンドルに過大な回転トルクが作用するおそれを抑制して、車両走行時の安全性を向上させることができる。
【００１９】
さらに、上記軸トルクの大きさを抑制すれば、可変伝達比ユニットだけでなく、各ステアリングシャフトやステアリングボックス等、上記ギア比可変パワーステアリング装置を構成する機械部品に要求される機械的強度を低減させることができ、各機械部品を小型化、軽量化、低コスト化させることができる。そして、これにより、ギア比可変パワーステアリング装置の小型化、軽量化、低コスト化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
上記第１の発明においては、上記減速機は、上記モータ出力シャフトが連結されたウェーブジェネレータと、該ウェーブジェネレータに外挿されたフレクスプラインと、上記各回転要素として、該フレクスプラインの外周側に回転軸方向に隣り合って配置された一対のサーキュラスプラインとを含む波動歯車減速機よりなり、
上記第１回転体は、上記第１の回転要素である第１のサーキュラスプラインであり、上記第２回転体は、上記第２の回転要素である第２のサーキュラスプラインであることが好ましい（請求項２）。
【００２１】
この場合には、上記第１回転体としての第１のサーキュラスプラインと、上記第２回転体としての第２のサーキュラスプラインとの間に配設したロック機構を適宜制御することで、第１回転体と第２回転体との相対回転を許容あるいは規制することができる。そして、第１回転体と第２回転体との相対回転を許容したときには、可変伝達比ユニットを用いた回転伝達比の変更が可能となり、上記相対回転を規制したときには、上記減速機等、可変伝達比ユニットの内部機構への伝達トルクを遮断することができる。
【００２２】
また、上記減速機は、上記モータ出力シャフトが連結されたウェーブジェネレータと、該ウェーブジェネレータに外挿されたフレクスプラインと、上記各回転要素として、該フレクスプラインの外周側に回転軸方向に隣り合って配置された一対のサーキュラスプラインとを含む波動歯車減速機よりなり、
上記第１の回転シャフトと上記第１の回転要素とは、上記波動歯車減速機を収容するハウジングを介して連結されており、
上記第１回転体は、上記ハウジングであり、上記第２回転体は、上記第２の回転要素として、上記ハウジングの内周側に収容された一方の上記サーキュラスプラインであることが好ましい（請求項３）。
【００２３】
この場合には、上記第１回転体としてのハウジングと、上記第２回転体としての上記一方のサーキュラスプラインとの間に配置した上記ロック機構を適宜、制御することにより、第１回転体と第２回転体との相対回転を許容あるいは規制可能となる。
【００２４】
また、上記ロック機構は、ボールクラッチ機構であることが好ましい（請求項４）。
この場合には、隣り合わせて配置された上記第１回転体と第２回転体との間に、上記ボールクラッチ機構を効率良く配置でき、上記ロック機構を追加したことによる上記可変伝達比ユニットの大型化や、コストアップを抑えることができる。
【００２５】
また、上記モータ出力シャフトの回転を許容又は規制可能なように構成されたモータロック機構を有することが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記第１回転体と上記第２回転体との相対回転を規制する上記ロック機構に加えて、上記モータの回転を規制するモータロック機構を可変伝達比ユニットに装備させることで、該可変伝達比ユニットを用いたシステムに何らかの異常が発生した場合の第１の回転シャフトと第２の回転シャフトとの結合における信頼性が向上するという効果が得られる。
【００２６】
上記第４の発明においては、上記ギア比可変パワーステアリング装置は、上記第１のステアリングシャフトの回転位置を計測する回転位置センサと、転舵輪の転舵角を計測する転舵角計測手段とを有してなり、
上記ギア比可変パワーステアリング装置の制御方法においては、上記トルク制御ステップの後に、転舵輪を転舵する転舵角復帰ステップを行い、
該転舵角復帰ステップでは、上記トルク制御ステップの開始時に上記回転位置センサを用いて計測した第１の回転位置と、上記トルク制御ステップの終了時に上記回転位置センサを用いて計測した第２の回転位置との差分であるハンドル操作量に対応する操作転舵角を算出し、上記トルク制御ステップの開始時に上記転舵角計測手段を用いて計測した転舵角に、上記操作転舵角を加算した目標転舵角を設定し、該目標転舵角に従って上記転舵輪を転舵させることが好ましい（請求項９）。
【００２７】
この場合には、上記トルク制御ステップの後に、上記転舵角復帰ステップを実施することで、上記転舵輪の転舵角を元に戻すことができる。特に、上記トルク制御ステップの制御期間中に上記操舵ハンドルに入力された上記ハンドル操作量に対応する上記操作転舵角を重畳して上記目標転舵角を設定すれば、運転者が感じるステアリング操作感を向上することができる。
【００２８】
また、上記トルク制御ステップでは、可変伝達比ユニットについて許容される最高許容軸トルク値Ｔｂよりも上記制御開始軸トルク値Ｔａを低く設定してあり、上記過大軸トルクの大きさが該制御開始軸トルク値Ｔａ以上となったとき、上記過大軸トルクの大きさが上記最高許容軸トルク値Ｔｂを超えないように上記モータを回転制御することが好ましい（請求項１０）。
【００２９】
この場合には、最高許容軸トルク値Ｔｂよりも低い上記制御開始軸トルク値Ｔａとを設定し、上記軸トルクが制御開始軸トルク値Ｔａ以上となった時点で上記モータを回転制御すれば、上記軸トルクの立ち上がりに迅速に対応して、この軸トルクが到達する最大トルク値の大きさを、確実性高く最高許容軸トルク値Ｔｂ以下に抑制することができる。
【００３０】
また、上記最高許容軸トルク値Ｔｂ及び上記制御開始軸トルク値Ｔａは、車速に応じて設定してあることが好ましい（請求項１１）。
この場合には、車速に応じて、上記最高許容軸トルク値Ｔｂ及び上記制御開始軸トルク値Ｔａとを変更することで、例えば、上記車速に応じて各トルク値が低くなるように設定すれば、高速走行時に生じた過大トルクによって発生するおそれがあるステアリング操作の不安定な状態を未然に回避し得るという作用効果がある。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
本例は、保護機構としてのロック機構８を備えた可変伝達比ユニット７を利用したギア比可変パワーステアリング装置１に関する例である。この内容について、図１〜図９を用いて説明する。
本例の可変伝達比ユニット７は、図１に示すごとく、第１の回転シャフト３２１と一体回転する第１の回転要素７９１ａ及び第２の回転シャフト３２２と一体回転する第２の回転要素７９１ｂを含む減速機７９と、モータ出力シャフト７０５を減速機７９に連結したモータ７０とを有してなり、上記第１の回転シャフト３２１と上記第２の回転シャフト３２２との間の回転伝達比を変更可能に構成したものである。
この可変伝達比ユニット７では、第１の回転シャフト３２１から第１の回転要素７９１ａまでの回転伝達経路を構成する回転部品のうちのいずれかである第１回転体（本例では、第１の回転要素である第１のサーキュラスプライン。以下、第１のサーキュラスプライン７９１ａと記載する。）と、第２の回転シャフト３２２から第２の回転要素７９１ｂまでの回転伝達経路を構成する回転部品のうちのいずれかである第２回転体（本例では、第２の回転要素である第２のサーキュラスプライン。以下、第２のサーキュラスプライン７９１ｂと記載する。）との間には、その相対回転を許容又は規制可能なように構成されたロック機構８を介設してある。
【００３２】
そして、本例のギア比可変パワーステアリング装置１は、図２に示すごとく、ピニオンシャフト３３とラックシャフト（図示略）とが係合したステアリングボックス３５と、上記可変伝達比ユニット７とを有している。このギア比可変パワーステアリング装置１は、上記第１の回転シャフト３２１として操舵ハンドル３１に連結された第１のステアリングシャフト（以下、第１のステアリングシャフト３２１と記載する。）を有し、上記第２の回転シャフト３２２としてピニオンシャフト３３に連結された第２のステアリングシャフト（以下、第２のステアリングシャフト３２２と記載する。）を有している。
以下に、この内容について詳しく説明する。
【００３３】
上記可変伝達比ユニット７は、図１に示すごとく、操舵ハンドル３１（図２）に連結された第１のステアリングシャフト３２１と、ピニオンシャフト３３（図２）に連結された第２のステアリングシャフト３２２との間の回転伝達比を、上記減速機７９としての波動歯車減速機（以下、波動歯車減速機７９と記載する。）の作用により変更するように構成してある。
【００３４】
可変伝達比ユニット７は、図１に示すごとく、モータ７０の回転を波動歯車減速機７９に入力することにより、第１のステアリングシャフト３２１から第２のステアリングシャフト３２２へ回転動作を伝達する際の回転伝達比を変更可能なように構成してある。ここで、波動歯車減速機７９は，図３に示すごとく，歯数が異なる一対のサーキュラスプライン７９１ａ、７９１ｂと、各サーキュラススプライン７９１ａ、７９１ｂの内周側に噛合するフレクスプライン７９３と，該フレクスプライン７９３の内周側に嵌合するウェーブジェネレータ７９２とを有するものである。
【００３５】
本例の可変伝達比ユニット７では，図１及び図３に示すごとく，第１のステアリングシャフト３２１は、ハウジング７６５を介してサーキュラスプライン７９１ａと一体回転するように構成される。また、第２のステアリングシャフト３２２は、連結フランジ７６６を介してサーキュラスプライン７９１ｂと一体回転するように構成される。さらに、ハウジング７６５内部に固定されたモータ７０のモータ出力シャフト７０５は，打ち込みキー７９５を介設してウェーブジェネレータ７９２を構成するカム７９６に圧入されている。
【００３６】
可変伝達比ユニット７は、図３に示すごとく、モータ７０（図１）を駆動してウェーブジェネレータ７９２を回転することで、その回転を減速してサーキュラスプライン７９１ｂに伝達するように構成されている。なお、本例では、伝達比制御コントローラ６０（図２参照。）を用いて、モータ７０を制御し、可変伝達比ユニット７の回転伝達比を調節している。
【００３７】
さらに、可変伝達比ユニット７は、図１に示すごとく、その内部に、モータ７０と隣り合って、ロータ７０１の回転角、すなわちモータ回転角を計測するためのレゾルバ７８を有している。このレゾルバ７８は、ロータ７０１と一体回転する回転子７８１と、該回転子７８１の外周側に位置するよう、ハウジング７６５の内周に固定したコイル７８２とを含む。そして、レゾルバ７８は、回転子７８１の回転に応じて変化するコイル７８２の誘起電流を、伝達比制御コントローラ６０（図２）に向けて出力するように構成してある。
【００３８】
特に、本例の可変伝達比ユニット７は、図１、図３及び図４に示すごとく、上記第１回転体としての第１のサーキュラスプライン７９１ａと、上記第２回転体としての第２のサーキュラスプライン７９１ｂとの相対回転を規制するロック機構８を備えている。本例では、このロック機構８として、第１のサーキュラスプライン７９１ａの外表面のうち、第２のサーキュラスプライン７９１ｂに面する側面に形成した複数箇所のボール溝８４と、２枚一対のボールガイド８２ａ、８２ｂと、これらボールガイド８２ａ、８２ｂに保持された状態でボール溝８４に収容されたクラッチボール８５を含むボールクラッチ機構（以下、ボールクラッチ機構８と記載する。）を構成してある。
【００３９】
ボール溝８４（図１、図４）は、可変伝達比ユニット７の回転軸を中心とした円弧状に複数、形成してあり、その両端部には、次第に溝深さが浅くなるカム面８４１を有してなる。各ボールガイド８２ａ、８２ｂは、一対のサーキュラスプライン７９１ａ、７９１ｂが相互に対面する端面に沿う平板リング状の部材であり、周方向の１箇所に、径方向外方に向けて突出するアーム部８２５ａ、８２５ｂをそれぞれ有している。さらに、ボールガイド８２ａ、８２ｂは、周方向に隣り合う丸孔８２０ａ、８２０ｂと長孔８２１ａ、８２１ｂとの組み合わせを、上記各ボール溝８４に対応して周方向に複数有している。
【００４０】
一対のボールガイド８２ａ、８２ｂは、可変伝達比ユニット７に組み付けられたとき、一方のボールガイド８２ａの丸孔８２０ａが他方の長孔８２１ｂに連通し、一方の長孔８２１ａが他方の丸孔８２０ｂに連通し、かつ、それぞれのアーム部８２５ａ、８２５ｂがロッド８１１を挟持した状態で周方向に隣り合うように構成されている。このとき、丸孔８２０ａと長孔８２１ｂとの連通箇所及び、長孔８２１ａと丸孔８２０ｂとの連通箇所の組み合わせにより、ボール保持部８４０が形成されている。そして、相互に連通する丸孔８２０ａ（ｂ）と長孔８２１ｂ（ａ）との連通箇所には、１個ずつクラッチボール８５が保持される。
【００４１】
ハウジング７６５は、図１に示すごとく、その外周側における周方向の１箇所に、アーム部８２５ａ、８２５ｂ及び、これらアーム部８２５ａ、８２５ｂを駆動するソレノイド８１用のソレノイド収容部８１２を設けてなる。ソレノイド８１は、先端に向かって次第に縮径する先端円錐形状を呈するロッド８１１を、電磁駆動により、その軸方向に進退させるように構成してある。なお、本例では、ロッド８１１の進退方向が、可変伝達比ユニット７の回転軸と略平行となるよう、ソレノイド８１をソレノイド収容部８１２に配置してある。
【００４２】
また、図３に示すごとく、ソレノイド収容部８１２には、各ボールガイド８２ａ、８２ｂのアーム部８２５ａ、８２５ｂに対応して、一対のアーム部８２５ａ、８２５ｂのなす角が狭くなるように付勢するスプリング８８を収容してある。したがって、本例のボールクラッチ機構８では、先端円錐形状のロッド８１１が突出すると、スプリング８８の付勢力に対抗して一対のアーム部８２５ａ、８２５ｂのなす角が広くなるように各ボールガイド８２ａ、８２ｂが回転し、一方、ロッド８１１が後退すると、スプリング８８の付勢力により押圧されて一対のアーム部８２５ａ、８２５ｂのなす角が狭くなるように各ボールガイド８２ａ、８２ｂが回転する。
【００４３】
次に、本例のボールクラッチ機構８の作用について説明する。このボールクラッチ機構８は、ロッド８１１が後退（図３の状態。）しているとき、図４（Ａ）に示すごとく、上記第１のサーキュラスプライン７９１ａに形成されたボール溝８４の周方向距離に対して、ボール保持部８４０に保持した２個のクラッチボール８５の周方向の間隔が十分に狭くなるように構成してある。そのため、ロッド８１１が後退しているときには、各クラッチボール８５は、自由に回転、回動でき、それ故、第１回転体である第１のサーキュラスプライン７９１ａに対して第２回転体である第２のサーキュラスプライン７９１ｂが自由に相対回転することができる。
【００４４】
一方、ロッド８１１が突出（図５の状態。）すると、図４（Ｂ）に示すごとく、ボール溝８４の両端のカム面８４１に対して、２個のクラッチボール８５がそれぞれ押圧され、これにより、カム面８４１と第２のサーキュラスプライン７９１ｂの端面との間隙で、各クラッチボール８５が挟圧される。そして、各クラッチボール８５は、一対のサーキュラスプライン７９１ａ、７９１ｂの間隙で、その回転、回動を拘束される。そして、これにより、第１回転体である第１のサーキュラスプライン７９１ａと、第２回転体である第２のサーキュラスプライン７９１ｂとの相対回転が規制され、回転ロックされる。
【００４５】
次に、本例のギア比可変パワーステアリング装置１は、図６に示すごとく、制御に用いるセンサとして、車両の速度を計測する車速センサ５１０と、操舵ハンドル３１（図２）の回転位置を計測する回転位置センサ３１０と、車両に作用するヨーレートを計測するヨーレートセンサ５２０と、第２のステアリングシャフト３２２に作用する軸トルクを計測する上記トルク計測手段としてのトルクセンサ３２０とを有している。
【００４６】
さらに、ギア比可変パワーステアリング装置１は、可変伝達比ユニット７を制御する伝達比制御コントローラ６０と、流量制御弁４０を制御するバルブ制御コントローラ５０とを有している。伝達比制御コントローラ６０及びバルブ制御コントローラ５０は、図６に示すごとく、車速センサ５１０、回転位置センサ３１０、ヨーレートセンサ５２０及び、トルクセンサ３２０と共に、車両内のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）網５００に接続してある。
バルブ制御コントローラ５０は、ギア比可変パワーステアリング装置１（図２参照。）の作動負荷に応じて、油圧ポンプ１０からサーボバルブ３０に向けて吐出する流量を増減するように構成してある。
【００４７】
伝達比制御コントローラ６０は、車速、操舵ハンドル３１（図２）の回転位置及びヨーレートを取り込むと共に、ハンドル操舵角を時間微分してハンドル角速度を計算するように構成してある。そして、車速、ハンドル操舵角、ハンドル角速度及び計測ヨーレートに基づいて、モータ７０の回転を制御し、第１のステアリングシャフト３２１と第２のステアリングシャフト３２２間の回転伝達比を調整するように構成してある。
【００４８】
本例の伝達比制御コントローラ６０は、図６に示すごとく、ＲＯＭ，ＲＡＭ及びＣＡＮインタフェースを含む１チップマイコン６１と、モータ７０を駆動する駆動回路６２とを有してなる。そして、モータ７０の回転を制御することで、第１のステアリングシャフト３２１と第２のステアリングシャフト３２２との間で、所望の回転伝達比を実現する。
【００４９】
また、伝達比制御コントローラ６０は、各ステアリングシャフト３２１、３２２に過大な軸トルクが作用した場合に、上記ボールクラッチ機構８を動作させることにより、第１回転体である第１のサーキュラスプライン７９１ａと、第２回転体である第２のサーキュラスプライン７９１ｂとの相対回転を規制するように構成してある。
【００５０】
伝達比制御コントローラ６０は、図７に示すごとく、フローチャートに沿ってボールクラッチ機構８を動作させるように構成してある。すなわち、ステップＳ１０１とステップＳ１０２とよりなる過大入力検知ステップでは、トルクセンサ３２０が計測した軸トルクを取り込み（ステップＳ１０１）、その後、この軸トルクと、予め設定されたしきい値Ｔ１とを比較して、過大軸トルクが入力されたか否かを判断（ステップＳ１０２）する。
【００５１】
そして、過大軸トルクが入力されたと判断された場合には、ステップＳ１０３のトルク遮断ステップに移行する。そして、このトルク遮断ステップでは、ボールクラッチ機構８を動作させて、図４（Ｂ）、図５に示すごとく、第１回転体である第１のサーキュラスプライン７９１ａと第２回転体である第２のサーキュラスプライン７９１ｂとの相対回転を規制する。
【００５２】
以上のように、本例のギア比可変パワーステアリング装置１における可変伝達比ユニット７は、第１回転体である第１のサーキュラスプライン７９１ａと、第２回転体である第２のサーキュラスプライン７９１ｂとの相対回転を規制するボールクラッチ機構８を有している。そして、伝達比制御コントローラ６０は、トルクセンサ３２０が計測した軸トルクがしきい値Ｔ１を超える場合に、ボールクラッチ機構８を動作させ、波動歯車減速機７９等、可変伝達比ユニット７の内部機構へのトルク伝達を遮断する。
【００５３】
そのため、本例のギア比可変パワーステアリング装置１では、各ステアリングシャフト３２１、３２２に過大な軸トルクが作用しても可変伝達比ユニット７の内部機構に過大なトルクが伝達されない。更に、サーキュラスプライン７９１ａ、７９１ｂ同士を直接、回転規制するので、波動歯車減速機７９を構成する歯車の歯面に負荷が作用しない。それ故、相対的に、可変伝達比ユニット７の内部機構である波動歯車減速機７９や、モータ７０等に要求される機械的強度を抑制することができる。例えば、波動歯車減速機７９では、要求されるトルク容量を低減でき、小型化、軽量化や、歯車材料の選定等の設計自由度の向上等を実現できる。例えば、波動歯車減速機７９の歯車材料として、成形容易であって、低コストな樹脂歯車を採用することも可能になる。
【００５４】
なお、本例では、上記ボールクラッチ機構８を備えた可変伝達比ユニット７を含む油圧式のギア比可変パワーステアリング装置１の例を示したが、油圧式のものに代えて、電気式パワーステアリング装置に本例の可変伝達比ユニット７を適用することもできる。さらになお、波動歯車機構７９を採用した本例の可変伝達比ユニット７に代えて、遊星歯車機構を利用して可変伝達比ユニットを構成することもできる。
【００５５】
さらになお、本例の可変伝達比ユニット７に、図８及び図９に示すごとく、モータ出力シャフト７０５の回転を許容又は規制するモータロック機構７５を追加することもできる。
このモータロック機構７５は、図９に示すごとく、モータ７０（図８参照。）のステータ７０２側に、ピン軸７２５を中心にして回転するロックレバー７２と、プランジャ７１０を吸引するロックソレノイド７１とを配設したものである。また、ロータ７０１側には、該ロータ７０１と一体回転するようロックプレート７４を配設してある。ロックレバー７２は、ピン軸７２５を挟み、その両端に、上記プランジャ７１０の先端部に係合する作用部７２１と、上記ロックプレート７４の外周に係合する係合部７２２とを有している。また、ロックプレート７４は、その外周部に、上記係合部７２２が係合する凹部７４２を形成してなる。
【００５６】
上記のモータロック機構７５では、図示しないスプリングによる付勢力が、ロックレバー７２を時計方向に回転させるように作用している。そのため、ロックソレノイド７１０の非通電時には、ロックレバー７２の係合部７２２がロックプレート７４の凹部７４２に係合し、ロータ７０１とステータ７０２との相対回転がロックされる。
【００５７】
一方、ロックソレノイド７１に通電してプランジャ７１０が吸引されると、ロックレバー７２がピン軸７２５を中心にして反時計回りに回転し、係合部７２２がロックプレート７４の外周部から離れる。そのため、本例のモータロック機構７５では、ロックソレノイド７１０の通電時には、ロータ７０１とステータ７０２との相対回転が可能になる。
【００５８】
（実施例２）
本例は、実施例１の可変伝達比ユニットを基にして、ボールクラッチ機構の構成を変更したものである。この内容について、図１０〜図１２を用いて説明する。
本例の可変伝達比ユニット７は、図１０に示すごとく、ボールクラッチ機構８の構成を除いて、実施例１の可変伝達比ユニットと同一仕様のものである。
【００５９】
本例の可変伝達比ユニット７では、第１のステアリングシャフト３２１に連結されたハウジング７６５を第１回転体としてあり、第２回転体は、実施例１と同様、第２のサーキュラスプライン７９１ｂである。そして、本例では、ハウジング７６５と、第２のサーキュラスプライン７９１ｂとの間に、ボールクラッチ機構８を配設してある。このボールクラッチ機構８では、図１１に示すごとく、クラッチボール８５が収容されるボール溝８４を、ハウジング７６５の内周面に形成してある。そして、一対のボールガイド８２ａ、８２ｂは、図１２に示すごとく、略同芯２重円筒状を呈するように形成してある。一対のボールガイド８２ａ、８２ｂとして２重円筒状に組み合わせたとき、丸孔８２０ａ（ｂ）と長孔８２１ｂ（ａ）とが連通するように構成されている。このとき、相互に連通する丸孔８２０ａと長穴８２１ｂ及び、長穴８２１ａと丸孔８２０ｂにより、ボール保持部８４０を形成してある。
【００６０】
さらに、各ボールガイド８２ａ（ｂ）は、その端面の周方向の１箇所に、径方向外方に向けて突出するアーム部８２５ａ（ｂ）を設けてなる。そして、一対のボールガイド８２ａ、８２ｂとして２重円筒状に組み合わせたとき、一対のアーム部８２５ａ、８２５ｂが周方向に所定の間隙を空けて隣り合うように構成してある。そして、この間隙には、ソレノイド８１の先端略円錐形状を呈するロッド８１１が挿入されている。
【００６１】
次に、本例のボールクラッチ機構８の作用について説明する。このボールクラッチ機構８は、図１１（Ａ）に示すごとく、ロッド８１１が後退しているとき、ハウジング７６５の内周面に形成されたボール溝８４の周方向距離に対して、ボール保持部８４０に保持した２個のクラッチボール８５の周方向の間隔が十分に狭くなるように構成してある。そのため、ロッド８１１が後退しているときには、各クラッチボール８５は、自由に回転、回動でき、それ故、第１回転体であるハウジング７６５に対して第２回転体である第２のサーキュラスプライン７９１ｂが自由に相対回転することができる。
【００６２】
一方、図１１（Ｂ）に示すごとく、ロッド８１１が突出すると、ボール溝８４の両端のカム面８４１に対して、２個のクラッチボール８５がそれぞれ押圧され、これにより、カム面８４１と第２のサーキュラスプライン７９１ｂの端面との間隙で、各クラッチボール８５が挟圧される。そして、各クラッチボール８５は、ハウジング７６５と第２のサーキュラスプライン７９１ｂの間隙で、その回転、回動を拘束される。そして、これにより、第１回転体であるハウジング７６５と、第２回転体である第２のサーキュラスプライン７９１ｂとの相対回転が規制され、回転ロックされる。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【００６３】
（実施例３）
本例は、ギア比可変パワーステアリング装置１の制御方法であって、ステアリングシャフト３２１、３２２等に発生する軸トルクの大きさを低減するためのものである。この内容について、図２、図３、図６、図９、及び図１３〜図１７を用いて説明する。
本例のギア比可変パワーステアリング装置１の制御方法は、図２に示すごとく、ピニオンシャフト３３とラックシャフト（図示略）とが係合したステアリングボックス３５と、操舵ハンドル３１に連結された第１のステアリングシャフト３２１とピニオンシャフト３３に連結された第２のステアリングシャフト３２２との間の回転伝達比を可変にする可変伝達比ユニット７と、各ステアリングシャフト３２１、３２２に作用する軸トルクを計測するためのトルク計測手段３２０（本例では、第２のステアリングシャフトに配設したトルクセンサ。以下、トルクセンサ３２０と記載する。）とを備えたギア比可変パワーステアリング装置に適用するものである。
上記可変伝達比ユニット７は、図２及び図１０に示すごとく、第１のステアリングシャフト３２１と一体回転する第１の回転要素７９１ａ（以下、第１のサーキュラスプライン７９１ａと記載する。）及び第２のステアリングシャフト３２２と一体回転する第２の回転要素７９１ｂ（以下、第２のサーキュラスプライン７９１ｂと記載する。）を含む減速機７９と、モータ出力シャフト７０５が減速機７９に連結されたモータ７０とを有してなる。
本例のギア比可変パワーステアリング装置１の制御方法では、トルクセンサ３２０を用いて計測した軸トルクと、予め設定されたしきい値である制御開始軸トルク値Ｔａとの比較により、過大な軸トルクが入力されたことを検知する過大入力検知ステップと、過大入力検知ステップで検知された軸トルクの作用方向に対して逆回転方向に、第２のステアリングシャフト３２２を回転させるよう、モータ７０を回転制御することにより、上記軸トルクの大きさを抑制するトルク制御ステップとを実施する。
以下に、この内容について詳しく説明する。
【００６４】
上記可変伝達比ユニット７は、図１３に示すごとく、操舵ハンドル３１（図２）に連結された第１のステアリングシャフト３２１と、ピニオンシャフト３３（図２）に連結された第２のステアリングシャフト３２２との間の回転伝達比を、上記減速機７９としての波動歯車減速機（以下、波動歯車減速機７９と記載する。）の作用により変更するように構成してある。なお、減速機としては、本例の波動歯車減速機に代えて、遊星歯車減速機等を適用することもできる。
【００６５】
可変伝達比ユニット７は、図１３に示すごとく、モータ７０の回転を波動歯車減速機７９に入力することにより、第１のステアリングシャフト３２１から第２のステアリングシャフト３２２へ回転動作を伝達する際の回転伝達比を変更可能なように構成してある。ここで、波動歯車減速機７９は，図１４に示すごとく，歯数が異なる一対のサーキュラスプライン７９１ａ、７９１ｂと、各サーキュラススプライン７９１ａ、７９１ｂの内周側に噛合するフレクスプライン７９３と，該フレクスプライン７９３の内周側に嵌合するウェーブジェネレータ７９２とを有するものである。
【００６６】
本例の可変伝達比ユニット７では，図１３及び図１４に示すごとく，第１のステアリングシャフト３２１は、ハウジング７６５を介してサーキュラスプライン７９１ａと一体回転するように構成される。また、第２のステアリングシャフト３２２は、連結フランジ７６６を介してサーキュラスプライン７９１ｂと一体回転するように構成される。さらに、ハウジング７６５内部に固定されたモータ７０のモータ出力シャフト７０５は，打ち込みキー７９５を介設してウェーブジェネレータ７９２を構成するカム７９６に圧入されている。
【００６７】
上記可変伝達比ユニット７は、図１３及び図１４に示すごとく、モータ７０を駆動してウェーブジェネレータ７９２を回転することで、その回転を減速してサーキュラスプライン７９１ｂに伝達するように構成されている。なお、本例では、伝達比制御コントローラ６０（図２参照。）を用いて、モータ７０を制御し、可変伝達比ユニット７の回転伝達比を調節している。
【００６８】
可変伝達比ユニット７は、図１３に示すごとく、その内部に、モータ７０と隣り合って、ロータ７０１の回転角、すなわちモータ回転角を計測するためのレゾルバ７８を有している。このレゾルバ７８は、ロータ７０１と一体回転する回転子７８１と、該回転子７８１の外周側に位置するよう、ハウジング７６５の内周に固定したコイル７８２とを含む。そして、レゾルバ７８は、回転子７８１の回転に応じて変化するコイル７８２の誘起電流を、伝達比制御コントローラ６０に向けて出力するように構成してある。
【００６９】
さらに、本例の可変伝達比ユニット７に、図８及び図９に示すごとく、モータ出力シャフト７０５の回転を許容又は規制するモータロック機構７５を有する。このモータロック機構７５は、図９に示すごとく、モータ７０（図１３参照。）のステータ７０２側に、ピン軸７２５を中心にして回転するロックレバー７２と、プランジャ７１０を吸引するロックソレノイド７１とを配設したものである。また、ロータ７０１側には、該ロータ７０１と一体回転するようロックプレート７４を配設してある。ロックレバー７２は、ピン軸７２５を挟み、その両端に、上記プランジャ７１０の先端部に係合する作用部７２１と、上記ロックプレート７４の外周に係合する係合部７２２とを有している。また、ロックプレート７４は、その外周部に、上記係合部７２２が係合する凹部７４２を形成してなる。
【００７０】
上記のモータロック機構７５では、図示しないスプリングによる付勢力が、ロックレバー７２を時計方向に回転させるように作用している。そのため、ロックソレノイド７１０の非通電時には、ロックレバー７２の係合部７２２がロックプレート７４の凹部７４２に係合し、ロータ７０１とステータ７０２との相対回転がロックされる。
【００７１】
一方、ロックソレノイド７１に通電してプランジャ７１０が吸引されると、ロックレバー７２がピン軸７２５を中心にして反時計回りに回転し、係合部７２２がロックプレート７４の外周部から離れる。そのため、本例のモータロック機構７５では、ロックソレノイド７１０の通電時には、ロータ７０１とステータ７０２との相対回転が可能になる。
【００７２】
次に、本例のギア比可変パワーステアリング装置１は、図６に示すごとく、制御に用いるセンサとして、車両の速度を計測する車速センサ５１０と、操舵ハンドル３１（図２）の回転位置を計測する回転位置センサ３１０と、車両に作用するヨーレートを計測するヨーレートセンサ５２０と、第２のステアリングシャフト３２２に作用する軸トルクを計測する上記トルク計測手段としてのトルクセンサ３２０とを有している。
【００７３】
さらに、ギア比可変パワーステアリング装置１は、可変伝達比ユニット７を制御する伝達比制御コントローラ６０と、流量制御弁４０を制御するバルブ制御コントローラ５０とを有している。伝達比制御コントローラ６０及びバルブ制御コントローラ５０は、図６に示すごとく、車速センサ５１０、回転位置センサ３１０、ヨーレートセンサ５２０及び、トルクセンサ３２０と共に、車両内のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）網５００に接続してある。
バルブ制御コントローラ５０は、ギア比可変パワーステアリング装置１（図２参照。）の作動負荷に応じて、油圧ポンプ１０からサーボバルブ３０に向けて吐出する流量を増減するように構成してある。
【００７４】
伝達比制御コントローラ６０は、車速、操舵ハンドル３１（図２）の回転位置及びヨーレートを取り込むと共に、ハンドル操舵角を時間微分してハンドル角速度を計算するように構成してある。そして、車速、ハンドル操舵角、ハンドル角速度及び計測ヨーレートに基づいて、モータ７０の回転を制御し、第１のステアリングシャフト３２１と第２のステアリングシャフト３２２間の回転伝達比を調整するように構成してある。
【００７５】
本例の伝達比制御コントローラ６０は、図６に示すごとく、ＲＯＭ，ＲＡＭ及びＣＡＮインタフェースを含む１チップマイコン６１と、モータ７０を駆動する駆動回路６２とを有してなる。そして、モータ７０の回転を制御することで、第１のステアリングシャフト３２１と第２のステアリングシャフト３２２との間で、所望の回転伝達比を実現する。
【００７６】
また、伝達比制御コントローラ６０は、図１５に示すごとく、フローチャートに沿って可変伝達比ユニット７のモータ７０を回転制御し、各ステアリングシャフト３２１、３２２に過大な軸トルクを発生させないように構成されている。すなわち、ステップＳ２０１とステップＳ２０２とよりなる過大入力検知ステップでは、トルクセンサ３２０が計測した軸トルクを取り込み（ステップＳ２０１）、その後、この軸トルクの大きさと、予め設定された制御開始軸トルク値Ｔａとを比較して、過大な軸トルクが入力されたか否かを判断（ステップＳ２０２）する。そして、過大な軸トルクが作用したと判断された場合には、ステップＳ２０５の軸トルク制御ステップを実施する。
【００７７】
この軸トルク制御ステップでは、ステップＳ２０１で取り込まれ、ステップＳ２０２で過大であると判断された軸トルクの作用方向に対して逆回転方向に、第２のステアリングシャフト３２２を回転させるようにモータ７０を回転制御する。本例の制御方法では、このようにモータ７０を回転制御することにより、各ステアリングシャフト３２１、３２２に作用する軸トルクの大きさを抑制している。
【００７８】
ここで、ステップＳ２０５のトルク制御ステップの詳しい内容について説明する。本例のトルク制御ステップでは、可変伝達比ユニット７について許容する最高許容軸トルク値Ｔｂと、上記ステップ２０２のしきい値としての制御開始軸トルク値Ｔａとを、Ｔｂ＞Ｔａを満たすように設定してある。そして、図１６の実線ａで示すごとく、ステップＳ２０１で取り込んだ軸トルクの大きさが、制御開始軸トルクＴａを上回る領域で、上記のようなモータ７０の回転制御を実施する。
【００７９】
同図に示すごとく、モータ７０の制御量は、取り込まれた軸トルクの大きさが制御開始軸トルクＴａに略一致したときにゼロ％とし、取り込まれた軸トルクの大きさが最高許容軸トルク値Ｔｂに略一致したときに１００％、すなわちモータ７０の最大定格としてある。そして、制御開始軸トルクＴａと最高許容軸トルクＴｂとの中間範囲では、軸トルクの大きさに対してモータ７０の制御量が直線的に増加するように設定してある。なお、制御開始軸トルクＴａと最高許容軸トルクＴｂとの中間範囲におけるモータ７０の制御量の増加のさせ方としては、実線ａのほか、同図中の一点鎖線ｂ、破線ｃあるいは２点鎖線ｄのように設定することもできる。
【００８０】
次に、ステップＳ２０６では、トルクセンサ３２０で計測された軸トルクを再び、取り込み、この軸トルクの大きさが制御開始軸トルク値Ｔａを下回るまで（ステップＳ２０７）ステップＳ２０５を繰り返し実施する。そしてその後、軸トルクが制御開始軸トルク値Ｔａ以下となったとき（ステップＳ２０７）に、制御を終了する。
【００８１】
以上のように、本例のギア比可変パワーステアリング装置の制御方法では、過大な軸トルクが第２のステアリングシャフト３２２に作用しそうになったときに、可変伝達比ユニット７を用いて、その軸トルクの大きさを抑制する。さらに、本例では、軸トルクの大きさに応じて、モータ７０の制御量を変更する。ここでは、軸トルクの大きさが、制御開始軸トルク値Ｔａを超える範囲でモータ７０の制御量を徐々に大きくしていき、最高許容軸トルク値Ｔｂと略一致したときに制御量を１００％、すなわち、モータ７０の最大定格値としている。
【００８２】
そのため、本例のギア比可変パワーステアリング装置１では、設定された最大許容軸トルクＴｂを超えるような過大な軸トルクが発生するおそれが少ない。それ故、相対的に、可変伝達比ユニット７の内部機構である波動歯車減速機７９や、モータ７０や、モータロック機構７５等に要求される機械的強度を抑制することができる。例えば、波動歯車減速機７９では、そのトルク容量を低容量化でき、小型化、軽量化や、歯車材料の設計自由度の向上等を実現することができる。第２のステアリングシャフト３２２に作用する軸トルクを抑制すれば、波動歯車減速機７９を構成する歯車要素として、例えば、成形容易であって、低コストな樹脂歯車を採用することが可能になる。
【００８３】
さらに、各ステアリングシャフト３２１、３２２に作用する軸トルクの大きさを抑制すれば、可変伝達比ユニット７ばかりでなく、各ステアリングシャフト３２１、３２２自体や、ステアリングボックス３５など、ギア比可変パワーステアリング装置１を構成する機械部品に必要な機械的強度を、効果的に抑制することができる。それ故、本例のギア比可変パワーステアリング装置全体の小型、軽量化等を実現することができる。
【００８４】
なお、ステップＳ２０５のトルク制御ステップを繰り返し実施した後に、転舵輪を元の位置に復帰させる転舵角復帰ステップを実施することも良い。この場合には、運転者の違和感を抑制すると共に、操縦安定性を向上できる。例えば、このような転舵角復帰ステップは、例えば、上記回転位置センサ３１０と、転舵輪の転舵角を計測する転舵角計測手段とを利用して実施することができる。
【００８５】
すなわち、上記転舵角復帰ステップとしては、まず、上記トルク制御ステップの開始時に回転位置センサ３１０を用いて計測した第１の回転位置と、上記トルク制御ステップの終了時に回転位置センサ３１０を用いて計測した第２の回転位置との差分、すなわち、操舵ハンドル３１に入力されたハンドル操作量を算出する。そして、このハンドル操作量に対応して上記転舵輪に発生する操作転舵角を計算し、上記トルク制御ステップの開始時に計測された転舵角に、上記操作転舵角を重畳してなる目標転舵角を設定する。そして、トルク制御ステップの終了後に、目標転舵角に従って転舵輪を転舵させる。
【００８６】
以上の転舵角復帰ステップによれば、上記トルク制御ステップの終了後に、転舵輪の転舵角を元に戻すことができる。特に、上記トルク制御ステップを実施している最中に、操舵ハンドル３１に入力されたハンドル操作量に応じた上記操作転舵角を重畳して目標転舵角を設定することで、運転者が感じるステアリング操作感を一層、向上することができる。
【００８７】
さらに、本例の制御方法における上記制御開始軸トルク値Ｔａ及び上記最高許容軸トルク値Ｔｂを、図１７に示すごとく、車速に応じて小さくなるように変更することも有効である。この場合には、車速が高くなるほど、ステアリングシャフト３２１、３２２に発生する軸トルクの大きさを抑制できる。これにより、例えば、高速走行領域では、操舵ハンドル３１に作用する回転トルクを抑制して、走行安定性を向上することができる。例えば、高速走行中に、キャッツアイを踏んだ場合などに操舵ハンドル３１に急激に作用する回転トルクの大きさを抑制できれば、運転者の誤操作を未然に抑制して安全性を格段に向上することができる。
【００８８】
さらになお、本例では、上記ロック機構８を備えた可変伝達比ユニット７を含む油圧式のギア比可変パワーステアリング装置１の例を示したが、油圧式のものに代えて、電気式パワーステアリング装置に本例の可変伝達比ユニット７を適用することもできる。さらになお、波動歯車機構７９を採用した本例の可変伝達比ユニット７に代えて、遊星歯車機構を利用して可変伝達比ユニットを構成することもできる。
【００８９】
（実施例４）
本例は、実施例１〜実施例３のギア比可変パワーステアリング装置において、トルク計測手段の構成を変更した例である。この内容について、図２を用いて説明する。
実施例１〜実施例３のギア比可変パワーステアリング装置では、ステアリングシャフト３２１、３２２に作用する軸トルクを計測するためのトルク計測手段としてトルクセンサ３２０を用いた。そして、このトルクセンサ３２０を、第２のステアリングシャフト３２２に配設した。
【００９０】
これに代えて、トルク計測手段としてのラック推力センサをラックシャフトに設け、このラック推力センサを用いて計測したラック推進力と、ピニオンシャフト３３のピニオン径とに基づいて上記軸トルクを算出することができる。
【００９１】
さらに、トルクセンサに代えて設けたピニオン角度センサと、既存の回転位置センサとを上記トルク計測手段として利用することもできる。この場合には、ピニオン角度センサで計測したピニオンシャフト３３の回転角度と、回転位置センサにより計測された回転位置との差分として算出されるねじれ角度と、ピニオン角度センサの設置箇所から回転位置センサの設置箇所までの回転伝達経路のねじりバネ定数とを利用して、ステアリングシャフト３２１、３２２に作用する軸トルクを算出することができる。
【００９２】
さらに、上記のピニオン角度センサに代えて、ラックストロークセンサを利用することも可能である。ラックシャフトのストローク量を計測するラックストロークセンサによれば、計測したストローク量とピニオン径とから、ピニオンシャフト３３の回転角度を算出することができる。それ故、上記のピニオン角度センサと回転位置センサとの組み合わせの場合と同様の手順により上記軸トルクを算出することができる。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１〜実施例３のいずれかの実施例と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施例１における、可変伝達比ユニットの断面構造を示す断面図。
【図２】実施例１〜３における、ギア比可変パワーステアリング装置のシステム構成を示すシステム図。
【図３】実施例１における、可変伝達比ユニットの断面構造を示す断面図（図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図。ボールクラッチ機構が作動していない状態。）。
【図４】実施例１における、ボールクラッチ機構の動作を説明する作動図（（Ａ）は相対回転が許容された状態。（Ｂ）は相対回転が規制された状態。）。
【図５】実施例１における、可変伝達比ユニットの断面構造を示す断面図（図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図。ボールクラッチ機構が作動した状態。）。
【図６】実施例１及び２における、ギア比可変パワーステアリング装置の制御システムを示すシステムブロック図。
【図７】実施例１における、ボールクラッチ機構を制御する手順を示すフローチャート図。
【図８】実施例１における、その他の可変伝達比ユニットの断面構造を示す断面図。
【図９】実施例１及び２における、その他の可変伝達比ユニットのモータロック機構を示す断面図（図８におけるＢ−Ｂ線矢視断面図。図１３におけるＣ−Ｃ線矢視断面図。）。
【図１０】実施例２における、可変伝達比ユニットを示す断面図。
【図１１】実施例２における、ボールクラッチ機構の動作を説明する作動図（（Ａ）は相対回転を許容する状態。（Ｂ）は相対回転を規制する状態。）。
【図１２】実施例２における、一対のボールガイドを組み合わせた状態を示す斜視図。
【図１３】実施例３における、可変伝達比ユニットの断面構造を示す断面図。
【図１４】実施例３における、波動歯車減速機の構造を示す断面図（図１３におけるＤ−Ｄ線矢視断面図。）。
【図１５】実施例３における、可変伝達比ユニットを制御する手順を示すフローチャート図。
【図１６】実施例３における、可変伝達比ユニットのモータを制御する制御量と、軸トルクの大きさとの関係を示す制御マップ。
【図１７】実施例３における、車速と、制御開始軸トルク値及び最高許容軸トルク値との関係を示す制御マップ。
【符号の説明】
【００９４】
１  ギア比可変パワーステアリング装置
１０  油圧ポンプ
２０  パワーシリンダ
３１  操舵ハンドル
３２０  トルクセンサ
３２１  第１の回転シャフト（第１のステアリングシャフト）
３２２  第２の回転シャフト（第２のステアリングシャフト）
６０  伝達比制御コントローラ
７  可変伝達比ユニット
７０  モータ
７６５  ハウジング
７９  減速機（波動歯車減速機）
７９１ａ  第１回転体（第１のサーキュラスプライン）
７９１ｂ  第２回転体（第２のサーキュラスプライン）
８  ロック機構（ボールクラッチ機構）
８１  ソレノイド
８１１  ロッド
８２ａ、８２ｂ  ボールガイド
８４  ボール溝
８４０  ボール保持部
８５  クラッチボール
【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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【図１６】
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【図１７】
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