(57)【要約】【課題】  ボールねじを採用した伝達比可変機構を備えた操舵装置において、伝達比可変機構の作動基準位置を容易にかつ確実に調整することができる作動基準位置調整方法を提供すること。【解決手段】  伝達比可変機構２０のＶＧＲＳモータ２３に設けられたモータロック２３ｃをアンロック状態とする。次に、操舵入力軸１２を回転させるまたはＶＧＲＳモータ２３を駆動させることによりボールねじ２２を操舵入力軸１２方向に変位させる。次に、操舵入力軸１２に形成した貫通孔１２ｂ内に棒材Ｂを挿通させ、ボールねじ２２とともに転舵出力軸１３方向に変位させる。そして、ボールねじ２２の変位により、転舵出力軸１３に形成した凸部１３ａがボールねじ２２に形成した貫通孔２２ｂを挿通し、凸部１３ａの端面と棒材Ｂの先端面とが当接して棒材Ｂが変位不能となった位置を作動基準位置XCとして設定して調整する。【選択図】  図６
2008213702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルの回動操作に伴って一体的に回転する操舵入力軸と、転舵輪を転舵する転舵機構に接続される転舵出力軸と、前記操舵入力軸と前記転舵出力軸との間で相対的な回転角度差を生じさせて前記操舵入力軸の回転角に対する前記転舵出力軸の回転角の伝達比を変更して前記転舵出力軸を回転させる伝達比可変機構とを備えた伝達比可変操舵装置における前記伝達比可変機構の作動基準位置調整方法であって、
前記伝達比可変機構は、前記操舵入力軸と前記転舵出力軸とを相対回転可能に連結するとともに同操舵入力軸および同転舵出力軸の回転に応じて軸回りに回転可能かつ軸方向に変位可能なボールねじと、同ボールねじに対して螺合するボールナットを一体的に回転させて同ボールナットを介して前記ボールねじに所定の回転を付与する電動モータと、前記電動モータの回転を禁止または許容するモータロックとを備えており、
前記伝達比可変機構の作動基準位置を、
前記モータロックを前記電動モータの回転を禁止する状態から回転を許容する状態に切り替え、
前記操舵入力軸を回転させるまたは前記電動モータを駆動させることにより前記ボールねじを軸方向に変位させ、
前記軸方向に変位した前記ボールねじの変位位置と前記転舵出力軸の軸方向位置との相対的な位置関係を判定し、
前記判定した位置関係が所定の位置関係にあるときに前記ボールねじの変位位置を作動基準位置として設定して調整するようにしたことを特徴とする伝達比可変機構の作動基準位置調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載した伝達比可変機構の作動基準位置調整方法において、
前記転舵出力軸は、軸方向に変位不能に設けられるとともに前記ボールねじの作動基準位置を判定するための作動基準位置判定部材が軸方向にて形成されており、
前記相対的な位置関係は、
前記ボールねじの変位位置と前記転舵出力軸の作動基準位置判定部材の形成位置とが一致する位置関係であることを特徴とする伝達比可変機構の作動基準位置調整方法。
【請求項３】
請求項２に記載した伝達比可変機構の作動基準位置調整方法において、
前記転舵出力軸に形成された作動基準位置判定部材は、前記ボールねじの一端面に形成された貫通孔内を挿通可能とされており、
前記相対的な位置関係は、
前記作動基準位置判定部材が前記貫通孔内を挿通した状態で、同作動基準位置判定部材の端面と前記ボールねじにおける前記貫通孔の形成された形成端面とが一致する関係であることを特徴とする伝達比可変機構の作動基準位置調整方法。
【請求項４】
請求項３に記載した伝達比可変機構の作動基準位置調整方法において、
前記相対的な位置関係を、
前記操舵入力軸の軸方向に延出して形成された貫通孔内を挿通する棒材の変位に基づいて判定するようにしたことを特徴とする伝達比可変機構の作動基準位置調整方法。
【請求項５】
請求項４に記載した伝達比可変機構の作動基準位置調整方法において、
前記操舵入力軸に形成された貫通孔内を挿通する前記棒材の直径は、前記ボールねじに形成された貫通孔の孔径よりも大きく設定されており、
前記貫通孔を挿通した前記作動基準位置判定部材の端面と前記ボールねじの変位に伴って変位する前記棒材の先端面とが当接して前記棒材の変位が不能となった時に、または、前記作動基準位置判定部材の端面と前記棒材の先端面とが当接して前記棒材の変位が不能の状態から前記ボールねじの軸方向への変位に伴って前記作動基準位置判定部材の端面と前記棒材の先端面とが離間して前記棒材が変位した時に、前記作動基準位置判定部材の端面と前記ボールねじにおける前記貫通孔の形成された形成端面とが一致したと判定するようにしたことを特徴とする伝達比可変機構の作動基準位置調整方法。
【請求項６】
操舵ハンドルの回動操作に伴って一体的に回転する操舵入力軸と、転舵輪を転舵する転舵機構に接続される転舵出力軸と、前記操舵入力軸と前記転舵出力軸との間で相対的な回転角度差を生じさせて前記操舵入力軸の回転角に対する前記転舵出力軸の回転角の伝達比を変更して前記転舵出力軸を回転させる伝達比可変機構とを備えた伝達比可変操舵装置における前記伝達比可変機構の作動基準位置調整方法であって、
前記伝達比可変機構は、前記操舵入力軸と前記転舵出力軸とを相対回転可能に連結するとともに同操舵入力軸および同転舵出力軸の回転に応じて軸回りに回転可能かつ軸方向に変位可能なボールねじと、同ボールねじに対して螺合するボールナットを一体的に回転させて同ボールナットを介して前記ボールねじに所定の回転を付与する電動モータと、前記電動モータの回転を禁止または許容するモータロックとを備えており、
前記伝達比可変機構の作動基準位置を、
前記モータロックを前記電動モータの回転を禁止する状態から回転を許容する状態に切り替え、
前記電動モータを一方向に回転させることにより前記ボールねじを一方の軸方向に変位させるとともに、同一方の軸方向への変位量を第１変位量として記憶し、
前記電動モータを他方向に回転させることにより前記ボールねじを他方の軸方向に変位させるとともに、同他方の軸方向への変位量を第２変位量として記憶し、
前記記憶した第１変位量と前記記憶した第２変位量とを用いて、前記ボールねじの軸方向変位可能範囲内における中央位置を算出し、
同算出した中央位置を作動基準位置として設定して調整することを特徴とする伝達比可変機構の作動基準位置調整方法。
【請求項７】
請求項６に記載した伝達比可変機構の作動基準位置調整方法において、
さらに、前記記憶した第１変位量と前記記憶した第２変位量とを用いて、前記ボールねじが軸方向変位可能範囲内の全域を変位したか否かを判定するようにしたことを特徴とする伝達比可変機構の作動基準位置調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵ハンドルの回動操作に伴って一体的に回転する操舵入力軸と、転舵輪を転舵する転舵機構に接続される転舵出力軸と、前記操舵入力軸と前記転舵出力軸との間で相対的な回転角度差を生じさせて前記操舵入力軸の回転角に対する前記転舵出力軸の回転角の伝達比を変更して前記転舵出力軸を回転させる伝達比可変機構とを備えた伝達比可変操舵装置における前記伝達比可変機構の作動基準位置調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、運転者によって回動操作される操舵ハンドルと一体的に回転する操舵入力軸と転舵輪を転舵させるための転舵出力軸との間で回転角度差を生じさせる伝達比可変操舵装置の開発は、積極的に行われるようになった。そして、例えば、下記特許文献１には、ステアリングホイールすなわちの回転運動を軸方向への直線運動に変換するボールねじ式の第１変換機構と、第１変換機構の直線運動を出力軸の回転運動に変換するボールねじ式の第２変換機構とから構成される減速比可変機構を備えた操舵制御装置が示されている。また、この従来の操舵制御装置には、第１変換機構を回転駆動する電動モータと、この電動モータの回転力を第１変換機構または第２変換機構に伝達する伝達機構とから構成されて、入力軸と出力軸との回転位相差を調整する位相差調整機構も備えている。また、例えば、下記特許文献２には、ボールねじとボールねじナットから構成される可変操舵機構を備えた車両用操舵装置が示されている。
【特許文献１】特開２００５−６７３８６号公報
【特許文献２】特開２００４−２１０２３９号公報
【発明の開示】
【０００３】
ところで、例えば、上記従来の操舵制御装置においては、運転者によってステアリングホイール（操舵ハンドル）が回転操作されると、第１変換機構が回転すると同時に軸方向へ直線移動する。また、この第１変換機構の軸方向への直線移動力により、第２変換機構は同一の軸方向へ直線移動する。そして、第２変換機構は、直線運動を回転運動に変換することによって、回転力を出力軸に伝達する。ここで、上記従来の操舵制御装置においては、第１変換機構と第２変換機構のボールねじ機構におけるリード角をそれぞれ異ならせるようになっている。これにより、位相差調整機構の電動モータを回転駆動させて、例えば、第１変換機構を回転制御すると、異なるリード角によって入力軸と出力軸との回転位相差を変化させることができる。したがって、入力軸と出力軸との回転位相差を電動モータの回転駆動によって調整することにより、転舵輪を所望の転舵角に制御することができるようになっている。
【０００４】
ここで、上記従来の操舵制御装置においては、減速比可変機構および位相差調整機構（伝達比可変機構）によって入力軸と出力軸との間で回転位相差（相対的な回転角度差）を生じさせるため、減速比可変機構および位相差調整機構（伝達比可変機構）の作動基準位置を常に適切に設定して調整しておく必要がある。すなわち、これらの機構の作動基準位置が不適切に設定されている状況においては、運転者によってステアリングホイール（操舵ハンドル）が回転操作されたときに、転舵輪を左右方向にて均等に転舵させることができない可能性がある。
【０００５】
しかしながら、上記従来の操舵制御装置においては、減速比可変機構および位相差調整機構における作動基準位置を適切に調整することが極めて重要であるにもかかわらず、その調整方法は開示されていない。このような作動基準位置の調整方法は、操舵制御装置の車両への組み付け時はいうまでもなく、例えば、修理を行った場合にも必要であり、この場合、作業者は、調整方法に従って容易にかつ確実に作動基準位置を調整できることが望ましい。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、伝達比可変機構を備えた操舵装置において、伝達比可変機構の作動基準位置を容易にかつ確実に調整することができる作動基準位置調整方法を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルの回動操作に伴って一体的に回転する操舵入力軸と、転舵輪を転舵する転舵機構に接続される転舵出力軸と、前記操舵入力軸と前記転舵出力軸との間で相対的な回転角度差を生じさせて前記操舵入力軸の回転角に対する前記転舵出力軸の回転角の伝達比を変更して前記転舵出力軸を回転させる伝達比可変機構とを備えた伝達比可変操舵装置における前記伝達比可変機構の作動基準位置調整方法であって、前記伝達比可変機構は、前記操舵入力軸と前記転舵出力軸とを相対回転可能に連結するとともに同操舵入力軸および同転舵出力軸の回転に応じて軸回りに回転可能かつ軸方向に変位可能なボールねじと、同ボールねじに対して螺合するボールナットを一体的に回転させて同ボールナットを介して前記ボールねじに所定の回転を付与する電動モータと、前記電動モータの回転を禁止または許容するモータロックとを備えており、前記伝達比可変機構の作動基準位置を、前記モータロックを前記電動モータの回転を禁止する状態から回転を許容する状態に切り替え、前記操舵入力軸を回転させるまたは前記電動モータを駆動させることにより前記ボールねじを軸方向に変位させ、前記軸方向に変位した前記ボールねじの変位位置と前記転舵出力軸の軸方向位置との相対的な位置関係を判定し、前記判定した位置関係が所定の位置関係にあるときに前記ボールねじの変位位置を作動基準位置として設定して調整するようにしたことにある。
【０００８】
これによれば、伝達比可変機構のボールねじの作動基準位置を調整する作業者は、伝達比可変機構のモータロックを操作して電動モータを回転許容状態（アンロック状態）に切り替えた後、例えば、操舵ハンドルを回動操作して操舵入力軸を回転させることにより、または、電動モータを駆動させることにより、ボールねじを軸方向に変位させる。そして、作業者は、軸方向に変位したボールねじと転舵出力軸との相対的な位置関係を判定し、所定の位置関係にあれば、現在のボールねじの変位位置を作動基準位置として設定して調整することができる。したがって、作業者は、伝達比可変機構を構成する各部材を脱着することなく極めて容易にボールねじの作動基準位置を調整することができる。
【０００９】
そして、このように容易にボールねじの作動基準位置が調整できることにより、車両への組み付けや修理した場合であっても、ボールねじの作動基準位置を調整することができ、その結果、運転者による操舵ハンドルの回動操作に対して転舵輪を左右方向に均等に転舵させることができる。これにより、運転者は、極めて良好な操舵フィーリングを知覚することができる。
【００１０】
この場合、前記転舵出力軸は、軸方向に変位不能に設けられるとともに前記ボールねじの作動基準位置を判定するための作動基準位置判定部材が軸方向にて形成されており、前記相対的な位置関係は、前記ボールねじの変位位置と前記転舵出力軸の作動基準位置判定部材の形成位置とが一致する位置関係であるとよい。そして、この場合、前記転舵出力軸に形成された作動基準位置判定部材は、前記ボールねじの一端面に形成された貫通孔内を挿通可能とされており、前記相対的な位置関係は、前記作動基準位置判定部材が前記貫通孔内を挿通した状態で、同作動基準位置判定部材の端面と前記ボールねじにおける前記貫通孔の形成された形成端面とが一致する関係であるとよい。
【００１１】
また、この場合には、前記相対的な位置関係を、前記操舵入力軸の軸方向に延出して形成された貫通孔内を挿通する棒材の変位に基づいて判定するようにするとよく、より具体的には、前記操舵入力軸に形成された貫通孔内を挿通する前記棒材の直径は、前記ボールねじに形成された貫通孔の孔径よりも大きく設定されており、前記貫通孔を挿通した前記作動基準位置判定部材の端面と前記ボールねじの変位に伴って変位する前記棒材の先端面とが当接して前記棒材の変位が不能となった時に、または、前記作動基準位置判定部材の端面と前記棒材の先端面とが当接して前記棒材の変位が不能の状態から前記ボールねじの軸方向への変位に伴って前記作動基準位置判定部材の端面と前記棒材の先端面とが離間して前記棒材が変位した時に、前記作動基準位置判定部材の端面と前記ボールねじにおける前記貫通孔の形成された形成端面とが一致したと判定するとよい。
【００１２】
これらによれば、作業者は、転舵出力軸に形成された作動基準位置判定部材の形成位置と一致する位置までボールねじを軸方向に変位させることによって作動基準位置を確実に調整することができる。ここで、転舵出力軸の作動基準位置判定部材を、ボールねじの一端面に形成された貫通孔内を挿通できるように形成することができる。これにより、作動基準位置判定部材が貫通孔内を挿通した状態で、作動基準位置判定部材の端面とボールねじにおける貫通孔の形成された一端面とが一致したか否かを容易に確認することができて、作動基準位置をより確実に調整することができる。
【００１３】
この場合、作業者は、操舵入力軸に形成した貫通孔内に挿通した棒材の変位に基づいて、作動基準位置判定部材の端面とボールねじにおける貫通孔の形成された位置端面とが一致したか否かを直接的に感知して判定することができる。すなわち、作業者は、ボールねじに形成された貫通孔の孔径よりも大きな直径とされた棒材を、例えば、操舵ハンドルの組み付け側から挿通させ、ボールねじにおける貫通孔の形成端面に棒材の先端面を当接させた状態でボールねじを転舵出力軸の方向に変位させる。そして、作業者は、ボールねじと一体的に変位する棒材の先端面がボールねじに形成された貫通孔を挿通した作動基準位置判定部材の端面と当接して棒材が変位不能となったことを直接的に感知した時点で、作動基準位置判定部材の端面とボールねじにおける貫通孔の形成された形成端面とが一致したと判定することができる。
【００１４】
あるいは、作業者は、予めボールねじを転舵出力軸側に変位させて作動基準位置判定部材の端面がボールねじにおける貫通孔の形成端面から突出した状態としておく。この状態において、作業者は、棒材を操舵入力軸に形成した貫通孔内に挿通させて、作動基準位置判定部材の端面と棒材の先端面とを当接させた状態からボールねじを操舵入力軸方向に変位させる。そして、作業者は、ボールねじが操舵入力軸の方向に変位することによって、棒材の先端面とボールねじにおける貫通孔の形成端面とが当接して棒材が変位したことを直接的に感知した時点で、作動基準位置判定部材の端面とボールねじにおける貫通孔の形成された形成端面とが一致したと判定することができる。
【００１５】
これらのように、作業者は、棒材を用いることによって、ボールねじの変位位置と転舵出力軸の軸方向位置との相対的な位置関係、すなわち、作動基準位置判定部材の端面とボールねじにおける前記貫通孔の形成された形成端面とが一致する位置関係を極めて容易にかつ確実に判定することができる。したがって、作業者は、より容易にかつより確実にボールねじの作動基準位置を調整することができる。
【００１６】
また、本発明の他の特徴は、操舵ハンドルの回動操作に伴って一体的に回転する操舵入力軸と、転舵輪を転舵する転舵機構に接続される転舵出力軸と、前記操舵入力軸と前記転舵出力軸との間で相対的な回転角度差を生じさせて前記操舵入力軸の回転角に対する前記転舵出力軸の回転角の伝達比を変更して前記転舵出力軸を回転させる伝達比可変機構とを備えた伝達比可変操舵装置における前記伝達比可変機構の作動基準位置調整方法であって、前記伝達比可変機構は、前記操舵入力軸と前記転舵出力軸とを相対回転可能に連結するとともに同操舵入力軸および同転舵出力軸の回転に応じて軸回りに回転可能かつ軸方向に変位可能なボールねじと、同ボールねじに対して螺合するボールナットを一体的に回転させて同ボールナットを介して前記ボールねじに所定の回転を付与する電動モータと、前記電動モータの回転を禁止または許容するモータロックとを備えており、前記伝達比可変機構の作動基準位置を、前記モータロックを前記電動モータの回転を禁止する状態から回転を許容する状態に切り替え、前記電動モータを一方向に回転させることにより前記ボールねじを一方の軸方向に変位させるとともに、同一方の軸方向への変位量を第１変位量として記憶し、前記電動モータを他方向に回転させることにより前記ボールねじを他方の軸方向に変位させるとともに、同他方の軸方向への変位量を第２変位量として記憶し、前記記憶した第１変位量と前記記憶した第２変位量とを用いて、前記ボールねじの軸方向変位可能範囲内における中央位置を算出し、同算出した中央位置を作動基準位置として設定して調整することにもある。この場合、前記記憶した第１変位量と前記記憶した第２変位量とを用いて、前記ボールねじが軸方向変位可能範囲内の全域を変位したか否かを判定するようにするとよい。
【００１７】
これらによれば、電動モータを回転させることによりボールねじを軸方向に変位させて、自動的に、第１変位量と第２変位量を記憶し、この記憶した第１変位量と第２変位量とに基づいてボールねじの作動基準位置としての中央位置を調整することができる。したがって、作業者の作動基準位置の調整に係る工数を大幅に低減することができるとともに、極めて容易に調整作業を行うことができる。また、伝達比可変機構の構成部材のみによってボールねじの作動基準位置を調整することができるため、他部材を用いて調整する場合に比してコストを低減することもできる。また、第１変位量と第２変位量とを用いて、ボールねじが変位可能範囲内の全域を変位したか否かを判定できることにより、ボールねじの変位状態を確認することができ、その結果、変位可能範囲内におけるボールねじの中央位置すなわち作動基準位置をより確実に設定して調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る車両に搭載された伝達比可変操舵装置（以下、単に操舵装置という）の基準位置調整方法について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る操舵装置を概略的に示している。
【００１９】
この操舵装置は、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を操舵するために、運転者によって回動操作される操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は、軸方向に変位不能かつ軸回りに回転可能に設けられた操舵入力軸１２の上端に固定されており、操舵入力軸１２の下端は、伝達比可変機構２０に接続されている。
【００２０】
伝達比可変機構２０は、図２に示すように、操舵入力軸１２の下端側に形成された収容穴１２ａの開口側端部に一体的に組み付けられた第１ボールナット２１と、収容穴１２ａに対して相対回転可能に一部が収容されるとともに第１ボールナット２１にボールを介して螺合されたボールねじ２２とを備えている。そして、ボールねじ２２のの外周には、同ボールねじ２２を回転させるための電動モータ２３（以下、この電動モータをＶＧＲＳモータ２３という）が設けられている。
【００２１】
ＶＧＲＳモータ２３は、例えば、車体に対して固定されたモータハウジング２３ａを備えており、同ハウジング２３ａ内には、２個一対のベアリングを介してモータハウジング２３ａに対して軸方向に変位不能かつ回転可能なスリーブ状のロータ２３ｂが収容されている。さらに、モータハウジング２３ａ内には、ＶＧＲＳモータ２３（より詳しくは、ロータ２３ｂ）の回転を規制するモータロック２３ｃが設けられている。モータロック２３ｃは、例えば、電磁的に作動する電磁クラッチなどからなり、ＶＧＲＳモータ２３が作動していない状態においてモータハウジング２３ａとロータ２３ｂとの間の相対的な回転をロックするものである。
【００２２】
また、ロータ２３ｂには、ボールねじ２２とボールを介して螺合する第２ボールナット２４が一体的に組み付けられている。第２ボールナット２４は、ロータ２３ｂと一体的にボールねじ２２の外周上を回転し、ボールねじ２２を軸回りに回転させるとともに軸方向に変位させる。
【００２３】
また、ボールねじ２２には、転舵出力軸１３を収容するための収容穴２２ａが形成されている。収容穴２２ａの内周面にはスプライン溝が形成されており、収容穴２２ａは転舵出力軸１３の上端部外周面に形成されたスプライン溝とともにスプライン嵌合するようになっている。
【００２４】
このように構成された伝達比可変機構２０においては、モータロック２３ｃによるロックが解除されてＶＧＲＳモータ２３が回転作動を開始すると、ロータ２３ｂとともに第２ボールナットが一体的に回転するため、ＶＧＲＳモータ２３の回転は第２ボールナット２４を介してボールねじ２２に伝達される。ボールねじ２２は、軸方向変位不能に設けられた第１ボールナット２１および第２ボールナット２４と螺合しているため、ＶＧＲＳモータ２３の回転が伝達されると、軸回りに回転するとともに、転舵出力軸１３とのスプライン嵌合により軸方向に変位する。そして、ボールねじ２２の軸回りの回転はスプライン嵌合により転舵出力軸１３に伝達される。
【００２５】
ここで、伝達比可変機構２０においては、操舵入力軸１２と転舵出力軸１３との間で相対的な回転関係を成立させることができるとともに、操舵入力軸１２と転舵出力軸１３との間で生じる機械的なトルク（力）の伝達関係をも成立させることができる。このことを、まず、相対的な回転関係から説明しておく。
【００２６】
今、第１ボールナット２１および第２ボールナット２２の回転に起因するボールねじ２２の軸方向への変位量をXとすると、変位量Xは下記式１によって示すことができる。
X＝La・(θa−θb)＝Lm・(θm−θb)  …式１
ただし、前記式１中のLaは操舵入力軸１２の回転に伴い第１ボールナット２１が１rad回転したときのボールねじ２２の変位量（リード）を表し、前記式１中のLmはＶＧＲＳモータ２３の回転に伴い第２ボールナット２４が１rad回転したときのボールねじ２２の変位量（リード）を表す。また、前記式１中のθaは第１ボールナット２１の回転角すなわち操舵入力軸１２の回転角を表し、前記式１中のθbはボールねじ２２の回転角すなわち転舵出力軸１３の回転角を表し、前記式１中のθmは第２ボールナット２２の回転角すなわちＶＧＲＳモータ２３の回転角を表す。
【００２７】
そして、前記式１の各辺を第１ボールナット２１のリードLaで除すると下記式２が成立する。
X／La＝θa−θb＝(Lm／La)・(θm−θb)  …式２
ここで、前記式２の右辺におけるLm／Laは第１ボールナット２１のリードLaに対する第２ボールナット２４のリードLmの比すなわちリード比を表すため、このリード比をαとし、前記式２を整理すると下記式３が成立する。
−X／La＝(1−α)・θb＝θa−α・θm  …式３
【００２８】
したがって、操舵入力軸１２に対する転舵出力軸１３の回転角度差（差動角）は、前記式３を整理して下記式４によって示すことができる。
−X／La＝θb−θa＝(α／(1−α))・(θa−θm)  …式４
【００２９】
ところで、前記式４に従えば、第１ボールナット２１の回転角すなわち操舵入力軸１２の回転角θaに対して第２ボールナット２４の回転角すなわちＶＧＲＳモータ２３の回転角θmを適宜変化させることにより、ボールねじ２２の変位可能な範囲内で差動角(θb−θa)を任意に変更することができる。なお、ボールねじ２２の変位可能範囲をXmaxとすれば、差動角(θb−θa)の範囲は、Xmax／La＞｜θb−θa｜となることはいうまでもない。
【００３０】
また、前記式４からも明らかなように、適切な差動角(θb−θa)を得るためには、第１ボールナット２１（操舵入力軸１２）の回転角θaと第２ボールナット２４（ＶＧＲＳモータ２３）の回転角θmとが一致しないことが必要である。また、前記式４からも明らかなように、適切な差動角(θb−θa)を得るためには、リード比αが「１」とならないことが必要である。このため、第１ボールナット２１のリードLaと第２ボールナット２４のリードLmとは、互いに異なるように設定される。なお、第１ボールナット２１のリードLaと第２ボールナット２４のリードLmとが一致する状況においては、ボールねじ２２が空転して適切な差動角(θb−θa)が得られない。
【００３１】
次に、機械的なトルク（力）の伝達関係を説明する。今、操舵入力軸１２に作用する静的な回転トルクをTaとし、転舵出力軸１３に作用する静的な回転トルクをTbとし、ＶＧＲＳモータ２３が発生する静的な回転トルクをTmとすると、下記式５に示す静的なトルク関係が成立する。
Ta＋Tb＋Tm＝0  …式５
【００３２】
ここで、第１ボールナット２１のリードLaと第２ボールナットLmとの比すなわちリード比αを考慮すると、ＶＧＲＳモータ２３の回転トルクTmと操舵入力軸１２に作用する回転トルクTaとの間には下記式６の関係が成立する。
Tm＝−α・Ta  …式６
したがって、前記式５，６から転舵出力軸１３の回転トルクTbは下記式７によって示すことができる。
Tb＝(1−α)・Ta  …式７
これら式５〜７によって示される関係によれば、リード比αが「１」とならないように設定されるため、操舵入力軸１２と転舵出力軸１３との間には常に機械的なトルク伝達が生じる。
【００３３】
なお、前記式６から明らかなように、ＶＧＲＳモータ２３の回転トルクTmの絶対値を小さくするときには、リード比αを小さく（例えば、第１ボールナット２１のリードLaを大きく）すればよく、ＶＧＲＳモータ２３の回転数の絶対値を下げるときには、リード比αを大きく（例えば、第２ボールナット２４のリードLmを大きく）すればよい。このことから、リード比αは、例えば、「１」よりも大きな値に設定されて、ＶＧＲＳモータ２３を小型化しつつ回転数を下げるように、ＶＧＲＳモータ２３の性能や追従性を考慮して設定される。
【００３４】
以上のように、伝達比可変機構２０においては、第１ボールナット２１のリードLa、第２ボールナット２４のリードLm、すなわち、第１ボールナット２１と第２ボールナット２４のリード比αを適宜設定することより、ボールねじ２２は、ＶＧＲＳモータ２３の回転に伴う第２ボールナット２４の回転を転舵出力軸１３に伝達することができる。また、伝達比可変機構２０は、第１ボールナット２１およびボールねじ２２を介して、操舵入力軸１２と転舵出力軸１３とを相対回転可能に連結している。したがって、伝達比可変機構２０は、操舵入力軸１２の回転角と転舵出力軸１３の回転角との間にて適切な差動角を生じさせる、すなわち、操舵入力軸１２から転舵出力軸１３への回転の伝達比を適切に変更することができる。
【００３５】
ふたたび、図１を用いた操舵装置の構成の説明に戻ると、操舵装置は、転舵出力軸１３の下端に接続された転舵機構としての転舵ギアユニット３０を備えている。転舵ギアユニット３０は、例えば、ラックアンドピニオン式を採用したギアユニットであり、転舵出力軸１３の下端に一体的に組み付けられたピニオンギア３１の回転がラックバー３２に伝達されるようになっている。また、転舵ギアユニット３０には、運転者によって操舵ハンドル１１に入力される操舵力（操舵トルク）を軽減するための、操作力軽減アクチュエータとしての電動モータ３３（以下、この電動モータをＥＰＳモータ３３という）が設けられており、ＥＰＳモータ３３の発生するトルク（アシストトルク）がラックバー３２に伝達されるようになっている。
【００３６】
この構成により、転舵出力軸１３の回転に伴うトルクがピニオンギア３１を介してラックバー３２に伝達されるとともに、ＥＰＳモータ３３のアシストトルクがラックバー３２に伝達される。これにより、ラックバー３２は、ピニオンギア３１からのトルクおよびＥＰＳモータ３３のアシストトルクによって軸方向に変位する。したがって、ラックバー３２の両端に接続された左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、左右に転舵されるようになっている。
【００３７】
さらに、操舵装置は、車速センサ４１、操舵角センサ４２、モータ回転角センサ４３、転舵角センサ４４および操舵トルクセンサ４５を備えている。車速センサ４１は、車両の車速Vを検出して出力する。操舵角センサ４２は、操舵ハンドル１１と一体的に回転する操舵入力軸１２の回転量すなわち第１ボールナット２１の回転量を検出して回転角θaとして出力する。モータ回転角センサ４３は、ＶＧＲＳモータ２３のモータハウジング２３ａ内に設けられて、同ハウジング２３ａに対するロータ２３ｂの回転量すなわち第２ボールナット２４の回転量を検出して回転角θmとして出力する。転舵角センサ４４は、転舵出力軸１３の回転量すなわちボールねじ２２の回転量を検出して回転角θbとして出力する。操舵トルクセンサ４５は、転舵出力軸１３に発生する捩れを検出して同発生した捩れに対応するトルクTを出力する。
【００３８】
なお、回転角θa、回転角θm、回転角θbおよびトルクTは、それぞれ、中立位置を「０」とする。また、回転角θa、回転角θm、回転角θbおよびトルクTは、それぞれ、操舵ハンドル１１側を基準として、左方向の回転を正の値で表すとともに、右方向の回転を負の値で表す。
【００３９】
次に、上述した伝達比可変機構２０（詳しくは、ＶＧＲＳモータ２３）および転舵ギアユニット３０（詳しくは、ＥＰＳモータ３３）の作動を制御する電気制御装置５０について説明する。
【００４０】
電気制御装置５０は、伝達比可変機構２０のＶＧＲＳモータ２３の作動を制御する電子制御ユニット５１（以下、この電子制御ユニットをＶＧＲＳＥＣＵ５１という）と、転舵ギアユニット３０のＥＰＳモータ３３の作動を制御する電子制御ユニット５２（以下、この電子制御ユニットをＥＰＳＥＣＵ５２という）とを備えている。これらＶＧＲＳＥＣＵ５１およびＥＰＳＥＣＵ５２は、ＣＰＵ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするものである。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１およびＥＰＳＥＣＵ５２は、例えば、車両内に構築された通信回線Ａを介して、互いに通信可能に接続されている。
【００４１】
また、ＶＧＲＳＥＣＵ５１の入力側には、車速センサ４１、操舵角センサ４２、モータ回転角センサ４３および転舵角センサ４４が接続されており、ＥＰＳＥＣＵ５２の入力側には、操舵角センサ４２および操舵トルクセンサ４５が接続されている。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１およびＥＰＳＥＣＵ５２は、これら接続された各センサによる各検出値を用いて各種プログラムを実行し、ＶＧＲＳモータ２３およびＥＰＳモータ３３の作動をそれぞれ制御する。このため、ＶＧＲＳＥＣＵ５１の出力側には、ＶＧＲＳモータ２３を駆動させるための駆動回路５３が接続され、ＥＰＳＥＣＵ５２の出力側には、ＥＰＳモータ３３を駆動させるための駆動回路５４が接続されている。
【００４２】
次に、上記のように構成した操舵装置の作動について説明する。図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、伝達比可変機構２０のＶＧＲＳモータ２３を駆動させて操舵入力軸１２の回転角θaと転舵出力軸１３の回転角θbとの間の差動角(θb−θa)に対応する伝達比Gを連続的に変更する伝達比可変制御を開始する。また、ＥＰＳＥＣＵ５２は、転舵ギアユニット３０のＥＰＳモータ３３を駆動させて運転者による操舵ハンドル１１の操作力を軽減するトルクアシスト制御を開始する。以下、ＶＧＲＳＥＣＵ５１による伝達比可変制御とＥＰＳＥＣＵ５２によるトルクアシスト制御を簡単に説明しておく。
【００４３】
まず、伝達比可変制御から説明すると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、車速センサ４１から現在の車速Vを入力するとともに、例えば、図３に示すような特性テーブルを参照して、検出された車速Vに応じた伝達比Gを決定する。なお、伝達比Gは、車速Vの増大に伴って非線形的にかつ連続的に小さくなる特性を有している。一方で、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、操舵角センサ４２から操舵入力軸１２（第１ボールナット２１）の回転角θa、モータ回転角センサ４３からＶＧＲＳモータ２３（第２ボールナット２４）の回転角θmおよび転舵角センサ４４から転舵出力軸１３（ボールねじ２２）の回転角θbをそれぞれ入力する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記式４に従って、操舵入力軸１２（第１ボールナット２１）の回転角θaと転舵出力軸１３の回転角θbとの差動角（θb−θa）が決定した伝達比Gに対応するように、ＶＧＲＳモータ２３（第２ボールナット２４）の目標回転角θmdを計算する。
【００４４】
そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、目標回転角θmdを計算すると、モータ回転角センサ４３によって検出される回転角θmが目標回転角θmdとなるまでオーバーシュートさせることなく駆動回路５３を制御して、ＶＧＲＳモータ２３を回転させる。これにより、ロータ２３ｂの回転が第２ボールナット２４を介してボールねじ２２に伝達され、ボールねじ２２は、軸方向に変位しながら転舵出力軸１３に回転を伝達する。そして、転舵出力軸１３は、操舵入力軸１２の回転角に対して伝達比Gとなる回転角に回転される。したがって、転舵出力軸１３に一体的に組み付けられたピニオンギア３１が回転し、同回転がラックバー３２を軸方向に変位させることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は転舵される。
【００４５】
このように、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が伝達比Gに基づいて転舵されることにより、運転者は車速Vに応じて良好な操舵操作性（操舵フィーリング）を得ることができる。具体的には、検出車速Vが増大すると伝達比Gが小さく決定されることから、操舵入力軸１２の回転方向に対して転舵出力軸１３は相対的に逆方向に回転される。すなわち、この場合には、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作量に対して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が小さく、言い換えれば、操舵ハンドル１１の回動操作に対して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が緩やかに転舵されるようになる。これにより、運転者は、中・高速走行において、容易に操舵ハンドル１１を操作することができるとともに、車両の挙動を安定させることができる。
【００４６】
一方、検出車速Vが減少すると伝達比Gが大きく設定されることから、操舵入力軸１２の回転方向にて転舵出力軸１３は相対的に多く回転される。すなわち、この場合には、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作量に対して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が大きく、言い換えれば、操舵ハンドル１１の回動操作に対して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が速やかに転舵される。これにより、例えば、車庫入れなどにおいては、運転者による操舵ハンドル１１の回頭操作量を少なくすることができて、運転者の操作負担を軽減することができる。
【００４７】
次に、トルクアシスト制御を説明する。ＥＰＳＥＣＵ５２は、運転者によって操舵ハンドル１１の回動操作量とトルク（すなわち操舵トルク）の大きさに応じて、回動操作に必要な操舵トルクを軽減すべくＥＰＳモータ３３を駆動させて、ラックバー３２にアシストトルクを伝達する。すなわち、ＥＰＳＥＣＵ５２は、操舵角センサ４２から回転角θaを入力するとともに操舵トルクセンサ４５からトルクTを入力し、これら入力した回転角θaおよびトルクTの大きさに応じてＥＰＳモータ３３を駆動させるための制御量を設定する。そして、ＥＰＳＥＣＵ５２は、設定した制御量に基づいて、オーバーシュートさせることなく駆動回路５４を制御して、ＥＰＳモータ３３を駆動させる。これにより、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に伴う操舵トルクが軽減され、運転者の肉体的な負担を軽減することができる。
【００４８】
ところで、上述したように、伝達比可変機構２０は、ボールねじ２２が軸方向変位を伴って回転することにより、操舵入力軸１２と転舵出力軸１３との間に差動角（θb−θa）を生じさせる。このため、連続的に変更される伝達比Gとなるように転舵出力軸１３を操舵入力軸１２に対して左右方向にて均等に回転させる場合には、ボールねじ２２が左右方向に均等に回転できることが必要である。言い換えれば、ボールねじ２２は、回転に伴って軸方向に変位するため、変位可能範囲内における中央位置（以下、この位置を作動基準位置という）を基準として軸方向に変位できれば、左右方向にて均等に回転することができる。したがって、可変伝達比機構２０が車両に組み付けられるときや修理を行ったときには、以下に説明する作動基準位置調整方法に基づき、ボールねじ２２の作動基準位置が調整される。この作動基準位置調整方法を詳細に説明する。
【００４９】
この作動基準位置調整方法を実施するにあたり、作業者は、まず、ＶＧＲＳＥＣＵ５１に対し、例えば、通信回線Ａのデータリンクコネクタを介して接続した図示しない外部端末装置を利用して、ボールねじ２２の作動基準位置XC（すなわち変位可能範囲の中央位置）の調整を指示するためのコマンドを送信する。ＶＧＲＳＥＣＵ５１においては、作業者によって送信されたコマンドを取得すると、作動基準位置調整プログラムを実行する。
【００５０】
作動基準位置調整プログラムは、図４に示すように、その実行がステップＳ１０にて開始され、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ１１にてＶＧＲＳモータ２３のロック状態を解除する。すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ＶＧＲＳモータ２３のモータロック２３ｃに対して給電し、ロータ２３ｂがモータハウジング２３ａに対して相対回転可能なアンロック状態とする。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１はステップＳ１２に進む。
【００５１】
ステップＳ１２においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、駆動回路５３を駆動制御することにより、ＶＧＲＳモータ２３のロータ２３ｂを一方向（例えば、左方向）にゆっくり正転させる。このように、ロータ２３ｂが正転すると、第２ボールナット２４も正転するため、ボールねじ２２は一方の軸方向（例えば、操舵入力軸１２方向）に変位する。このようにＶＧＲＳモータ２３を作動させると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１はステップＳ１３に進む。
【００５２】
ステップＳ１３においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ボールねじ２２が変位可能範囲の一方の終端位置まで変位したか否かを判定する。すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、モータ回転角センサ４３によって検出されるＶＧＲＳモータ２３の回転角θmの変化に基づき、一定時間だけ駆動回路５３を介して電流を供給しているにもかかわらず検出された回転角θmが変化しなければ、ボールねじ２２が一方の終端位置まで変位しているため「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１４に進む。
【００５３】
一方、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、モータ回転角センサ４３によって検出された回転角θmが変化していれば、ボールねじ２２が未だ終端位置まで変位していないため「Ｎｏ」と判定する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ふたたびステップＳ１２を実行し、回転角θmが変化しなくなるまで「Ｎｏ」判定を繰り返す。
【００５４】
ステップＳ１４においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ボールねじ２２がＶＧＲＳモータ２３を駆動させた時点における位置（以下、この位置を仮の作動基準位置という）から一方の終端位置まで変位したときの第１変位量としての変位量XUを計算する。すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、仮の作動基準位置を暫定の中立位置とし、操舵角センサ４２によって検出された操舵入力軸１２（第１ボールナット２１）の回転角θaを入力するとともにモータ回転角センサ４３によって検出されたＶＧＲＳモータ２３のロータ２３ｂ（第２ボールナット２４）の回転角θmを入力する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記式４を変形した下記式５に従い、入力した回転角θaおよび回転角θmを用いて、ボールねじ２２の仮の作動基準位置から一方の終端位置までの変位量XUを計算する。
XU＝(La・Lm／(La−Lm))・(θm−θa)  …式５
ただし、前記式５中のLaは第１ボールナット２１のリードを表し、Lmは第２ボールナット２４のリードを表す。
【００５５】
そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記式５に従って計算したボールねじ２２の変位量XUを、例えば、ＥＥＰＲＯＭ内の所定記憶位置に記憶する。このように、一方向に変位したボールねじ２２の変位量XUを計算して記憶すると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１はステップＳ１５に進む。
【００５６】
ステップＳ１５においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、駆動回路５３を駆動制御することにより、ＶＧＲＳモータ２３のロータ２３ｂを前記ステップＳ１２における回転方向と逆方向（例えば、右方向）にゆっくり反転させる。このように、ロータ２３ｂが反転すると、第２ボールナット２４も反転するため、ボールねじ２２は前記ステップＳ１２における変位方向とは逆の軸方向（例えば、転舵出力軸１３方向）に変位する。このようにＶＧＲＳモータ２３を作動させると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１はステップＳ１６に進む。
【００５７】
ステップＳ１６においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ボールねじ２２が変位可能範囲のうち、前記ステップＳ１３における終端位置とは他方の終端位置まで変位しているか否かを判定する。このステップＳ１６においても、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記ステップＳ１３と同様に、ＶＧＲＳモータ２３の検出回転角θmの変化に基づいて、検出回転角θmが変化しなければボールねじ２２が他方の終端位置まで変位しているため「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１７に進む。一方、検出回転角θmが変化していればボールねじ２２が未だ他方の終端位置まで変位していないため、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は「Ｎｏ」と判定し、検出回転角θmが変化しなくなるまでステップＳ１５およびステップＳ１６を繰り返し実行する。
【００５８】
ステップＳ１７においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ボールねじ２２が仮の作動基準位置から他方の終端位置まで変位したときの第２変位量としての変位量XLを計算する。すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、仮の作動基準位置を暫定の中立位置とし、操舵角センサ４２によって検出された操舵入力軸１２（第１ボールナット２１）の回転角θaを入力するとともにモータ回転角センサ４３によって検出されたＶＧＲＳモータ２３のロータ２３ｂ（第２ボールナット２４）の回転角θmを入力する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記式５と同様の下記式６に従い、入力した回転角θaおよび回転角θmを用いて、ボールねじ２２の仮の作動基準位置から他方の終端位置までの変位量XLを計算する。
XL＝(La・Lm／(La−Lm))・(θm−θa)  …式６
そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記式６に従って計算したボールねじ２２の変位量XLを、例えば、ＥＥＰＲＯＭ内の所定記憶位置に記憶し、ステップＳ１８に進む。
【００５９】
ステップＳ１８においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記ステップＳ１４にて記憶した変位量XUの絶対値と前記ステップＳ１７にて記憶した変位量XLの絶対値との和が、変位可能範囲内における最大変位量として予め設定された変位量XSと略等しいか否かを判定する。すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、変位量XUの絶対値と変位量XLの絶対値との和と変位量XSとを比較し、略一致していれば「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１９に進む。一方、変位量XUの絶対値と変位量XLの絶対値との和が変位量XSと明らかに異なれば、「Ｎｏ」と判定してステップＳ２２に進む。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ２２にて通信回線Ａにデータリンクコネクタを介して接続された外部端末装置に対して、ボールねじ２２の変位状態に異常が発生していることを表す異常情報を出力し、ステップＳ２３にて作動基準位置調整プログラムの実行を終了する。
【００６０】
ステップＳ１９においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ボールねじ２２の作動基準位置XCを正式に設定して記憶する。すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記ステップＳ１４にて記憶した変位量XUと前記ステップＳ１７にて記憶した変位量XLとを用い、これら変位量XU，XLの中央値を作動基準位置XCとして正式に設定する。そして、設定した作動基準位置XCを、例えば、ＥＥＰＲＯＭ内の所定記憶位置に記憶して、ステップＳ２０に進む。
【００６１】
ステップＳ２０においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、駆動回路５３を駆動制御して、前記ステップＳ１９にて設定して記憶した作動基準位置XCまでボールねじ２２を変位させるために、ＶＧＲＳモータ２３を作動させる。すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、例えば、前記式６に従い、変位量XLと作動基準位置XCとの差分量を「０」とするためのＶＧＲＳモータ２３の目標回転角θmhを計算する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、モータ回転角センサ４３によって検出された回転角θmに基づき、ＶＧＲＳモータ２３を計算した目標回転角θmhまで回転させる。これにより、ボールねじ２２は作動基準位置XCまで変位する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ボールねじ２２を作動基準位置XCまで変位させると、ステップ２１にてモータロック２３ｃへの給電を遮断し、ロータ２３ｂがモータハウジング２３ａに対して相対回転不能なロック状態とする。
【００６２】
このように、ＶＧＲＳモータ２３をロック状態に切り替えると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ２３に進む。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、通信回線Ａにデータリンクコネクタを介して接続された外部端末装置に対して、ボールねじ２２を作動基準位置XCに正常に変位させたことを表す正常情報を出力し、作動基準位置調整プログラムの実行を終了する。
【００６３】
以上の説明からも理解できるように、この第１実施形態によれば、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ＶＧＲＳモータ２１を駆動させることによりボールねじ２２を軸方向に変位させて、自動的に、第１変位量としての変位量XUと第２変位量としての変位量XLを記憶し、この記憶した変位量XUと変位量XLとに基づいてボールねじ２２の中央位置すなわち作動基準位置XCを調整することができる。したがって、作業者の作動基準位置XCの調整に係る工数を大幅に低減することができるとともに、極めて容易に調整作業を行うことができる。そして、このようにボールねじ２２の作動基準位置XCを調整できることにより、車両への組み付けや修理した場合であっても、ボールねじ２２の作動基準位置XCを極めて容易に調整することができ、その結果、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を左右方向に均等に転舵させることができる。これにより、運転者は、極めて良好な操舵フィーリングを知覚することができる。
【００６４】
また、伝達比可変機構２０の構成部材のみによってボールねじ２２の作動基準位置XCを調整することができるため、他部材を用いて調整する場合に比してコストを低減することもできる。また、変位量XUと変位量XLとを用いて、ボールねじ２２が変位可能範囲内の全域を変位したか否かを判定できることにより、ボールねじ２２の変位状態を確認することができ、その結果、変位可能範囲内におけるボールねじ２２中央位置すなわち作動基準位置XCをより確実に設定して調整することができる。
【００６５】
また、作動基準位置XCを適切に調整することができることにより、ボールねじ２２を変位可能範囲内でのみ変位させることができる。このため、ＶＧＲＳモータ２３を予め設定された作動範囲内で駆動させることができ、伝達比可変機構２０すなわち操舵装置自体の信頼性を向上させることができる。また、作動基準位置XCを適切に調整することができることにより、ＶＧＲＳモータ２３を左右方向に均等に回転させることができるため、例えば、ＶＧＲＳモータ２３に電力を供給するためのスパイラルケーブル等に余長を持たせる必要がなく、コストを低減することができる。さらに、作動基準位置XCを調整する場合には、事前に左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を中立位置に合わせる必要がない。これにより、作動基準位置XCの調整に係る作業性を向上させることができる。
【００６６】
上記第１実施形態においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１が作業者から送信されたコマンドに基づいて作動基準位置調整プログラムを自動的に実行してボールねじ２２の作動基準位置XCを調整するように実施した。これに対して、作業者が直接的にボールねじ２２の作動基準位置XCを調整するように実施することもできる。以下、この第２実施形態を説明する。
【００６７】
この第２実施形態においては、作業者がボールねじ２２の変位位置を直接的に感知して作動基準位置調整を行う。このため、この第２実施形態においては、図５に示すように、作業者がボールねじ２２の変位位置を感知するのに用いる棒材Ｂを挿通させるために、操舵入力軸１２には、軸方向に伸びる貫通孔１２ｂが形成されている。また、ボールねじ２２の操舵入力軸１２に対向する端部には、棒材Ｂの直径よりも小さな孔径とされた貫通孔２２ｂが形成されている。さらに、ボールねじ２２の収容穴２２ａ内に収容される転舵出力軸１３の端部には、貫通孔２２ｂ内を挿通可能な直径とされた作動基準位置判定部材としての円柱状の凸部１３ａが形成されている。ここで、転舵出力軸１３は軸方向に変位不能に設けられており、凸部１３ａの端面位置は、凸部１３ａが貫通孔２２ｂ内を挿通した状態で、貫通孔２２ｂの形成されたボールねじ２２の形成端面と凸部１３ａの端面とが面一となったときに、ボールねじ２２の変位位置が変位可能範囲内における中央位置すなわち作動基準位置XCとなるように調整されている。
【００６８】
そして、このように構成された第２実施形態においては、図６に手順を示した作動基準位置調整方法に従って、ボールねじ２２の作動基準位置XCを調整する。すなわち、作業者は、通信回線Ａにデータリンクコネクタを介して接続した外部端末装置を利用して、ＶＧＲＳＥＣＵ５１に対し、ＶＧＲＳモータ２３のモータロック２３ｃをアンロック状態とするコマンドを送信する。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、モータロック２３ｃに対して給電し、ロータ２３ｂがモータハウジング２３ａに対して相対回転可能なアンロック状態とする。
【００６９】
次に、作業者は、操舵ハンドル１１を一方向にゆっくりと回動操作して、ボールねじ２２を操舵入力軸１２側の終端位置まで変位させる。すなわち、作業者が操舵ハンドル１１を一方向（例えば、左方向）に回動操作すると、操舵入力軸１２とともに第１ボールナット２１が一方向に回転し、この回転が伝達されてボールねじ２２は一方の軸方向すなわち操舵入力軸１２の方向へ変位する。そして、作業者は、ボールねじ２２が終端位置まで変位して操舵ハンドル１１の回動操作が停止することを確認する。
【００７０】
次に、作業者は、ボールねじ２２が操舵入力軸１２側の終端位置まで変位した状態で、例えば、操舵ハンドル１１と操舵入力軸１２との連結位置から操舵入力軸１２の貫通孔１２ｂに対して棒材Ｂを挿通する。ここで、棒材Ｂの直径がボールねじ２２の貫通孔２２ｂの孔径よりも大きいため、棒材Ｂは、先端面とボールねじ２２における貫通孔２２ｂの形成面とが当接した状態で維持される。
【００７１】
次に、作業者は、棒材Ｂの基端面を押えながら操舵ハンドル１１を逆方向（例えば、右方向）にゆっくりと回動操作する。これにより、ボールねじ２２は、第１ボールナット２１の回転が伝達されて、操舵入力軸１２から離間する方向すなわち転舵出力軸１３の方向に変位する。そして、棒材Ｂは、ボールねじ２２の変位に伴って、操舵入力軸１２の貫通孔１２ｂ内にさらに挿入される。
【００７２】
このように、ボールねじ２２が転舵出力軸１３の方向に変位すると、転舵出力軸１３に形成された凸部１３ａがボールねじ２２の貫通孔２２ｂ内に挿通するようになる。そして、さらにボールねじ２２が変位を続けると、凸部１３ａの端面とボールねじ２２における貫通孔２２ｂの形成面とが面一となるとともに、凸部１３ａの端面と棒材Ｂの先端面とが当接する。これにより、棒材Ｂがこれ以上挿入できない状態となるため、作業者は、棒材Ｂの挿入ができなくなった時点で操舵ハンドル１１の回動操作を止める。
【００７３】
次に、作業者は、棒材Ｂが転舵出力軸１３の凸部１３ａと当接した状態、すなわち、ボールねじ２２における貫通孔２２ｂの形成面と凸部１３ａの端面とが面一になった状態に基づき、ボールねじ２２が作動基準位置XCまで変位したと判断する。そして、作業者は、ＶＧＲＳＥＣＵ５１に対し、外部端末装置を利用してボールねじ２２の現在の変位位置を作動基準位置として設定し記憶するためのコマンドを送信する。
【００７４】
ＶＧＲＳＥＣＵ５１においては、コマンドを取得すると、操舵角センサ４２によって検出された操舵入力軸１２（第１ボールナット２１）の回転角θaおよびモータ回転角センサ４３によって検出されたロータ２３ｂ（第２ボールナット２４）の回転角θmを入力する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、上述した第１実施形態における前記式５または前記式６に従って、現在のボールねじ２２の変位位置を計算し、同計算した変位位置を作動基準位置XCとしてＥＥＰＲＯＭ内の所定記憶位置に記憶する。
【００７５】
そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、作動基準位置XCを記憶すると、モータロック２３ｃへの給電を遮断してＶＧＲＳモータ２３をロック状態とする。また、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、通信回線Ａおよびデータリンクコネクタを介して、外部端末装置に対して、ボールねじ２２の作動基準位置XCを正常に記憶したことを表す正常情報を出力する。
【００７６】
以上の説明からも理解できるように、この第２実施形態においては、伝達比可変機構２０のボールねじ２２の作動基準位置XCを調整する作業者は、伝達比可変機構２０のモータロック２３ｃを操作してＶＧＲＳモータ２３を回転許容状態（アンロック状態）に切り替えた後、例えば、操舵ハンドル１１を回動操作して操舵入力軸１２を回転させることにより、ボールねじ２２を軸方向に変位させる。そして、作業者は、軸方向に変位したボールねじ２２と転舵出力軸１３との相対的な位置関係を判定することにより、ボールねじ２２の作動基準位置XCを設定して調整することができる。したがって、作業者は、伝達比可変機構２０を構成する各部材を脱着することなく極めて容易にボールねじ２２の作動基準位置XCを調整することができる。
【００７７】
そして、この第２実施形態においても、容易にボールねじ２２の作動基準位置XCを調整できることにより、車両への組み付けや修理した場合であっても、ボールねじ２２の作動基準位置XCを調整することができ、その結果、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を左右方向に均等に転舵させることができる。これにより、運転者は、極めて良好な操舵フィーリングを知覚することができる。
【００７８】
ここで、上記第２実施形態においては、ボールねじ２２を予め操舵入力軸１２側に変位させておき、操舵入力軸１２に形成した貫通孔１２ｂに挿通した棒材Ｂをボールねじ２２における貫通孔２２ｂの形成端面に当接させた状態でボールねじ２２を転舵出力軸１３の方向に変位させるようにした。そして、ボールねじ２２の変位に伴って貫通孔２２ｂ内に挿通される転舵出力軸１３の凸部１３ａと棒材Ｂとが当接した時点、すなわち、棒材Ｂの更なる挿入方向への変位が不能となった時点で、ボールねじ２２が作動基準位置XCまで変位したことを直接的に感知するようにした。
【００７９】
しかし、ボールねじ２２を予め転舵出力軸１３側に変位させておき、言い換えれば、ボールねじ２２の貫通孔２２ｂ内に予め転舵出力軸１３の凸部１３ａを貫通させておき、この凸部１３ａと棒材Ｂとを互いに当接させた状態で、ボールねじ２２を操舵入力軸１２の方向に変位させるようにしても良い。この場合には、ボールねじ２２が操舵入力軸１２の方向に変位すると、ボールねじ２２における貫通孔２２ｂの形成端面と棒材Ｂの先端面とが当接し、さらにボールねじ２２が変位すると棒材Ｂが作業者側に変位するようになる。このことから、作業者は、棒材Ｂとボールねじ２２が当接した時点で、より詳しくは、棒材Ｂが変位を開始する時点で、ボールねじ２２が作動基準位置XCまで変位したことを直接的に感知することができる。したがって、この場合においても、上記第２実施形態と同様の効果が期待できる。
【００８０】
また、上記第２実施形態においては、作業者が操舵ハンドル１１を回動操作することに伴って操舵入力軸１２が回転し、第１ボールナット２１を介してボールねじ２２を軸方向に変位させるようにした。しかし、作動基準位置調整時においては、モータロック２３ｃがアンロック状態とされるため、ＶＧＲＳＥＣＵ５１が駆動回路５３を介してＶＧＲＳモータ２３を回転させ、第２ボールナット２４を介してボールねじ２２を軸方向に変位させるようにしてもよい。この場合においても、上記第２実施形態と同様の効果が期待できる。
【００８１】
本発明の実施にあたっては、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００８２】
例えば、上記第１および第２実施形態においては、操舵入力軸１２側に収容穴１２ａを形成しておき、ボールねじ２２の一部を収容穴１２ａ内に収容するように実施した。しかし、図７に示すように、転舵出力軸１３側に収容穴１３ｂを形成しておき、ボールねじ２２の一部を収容するように実施可能であることはいうまでもない。この場合、操舵入力軸１２とボールねじ２２とがスプライン嵌合するために、操舵入力軸１２の下端側外周面に、ボールねじ２２の収容穴２２ａに形成されたスプライン溝とスプライン嵌合するスプライン溝が形成される。
【００８３】
また、上記第１および第２実施形態においては、ＶＧＲＳモータ２３のモータハウジング２３ａを、例えば、車体に固定するように実施した。しかし、例えば、図８に示すように、ＶＧＲＳモータ２３のモータハウジング２３ａを操舵入力軸１２に一体的に組み付けて、ＶＧＲＳモータ２３が操舵入力軸１２と一体的に回転するように実施することも可能である。これによっても、適切な差動角(θb−θa)を有して操舵入力軸１２と転舵出力軸１３とを相対的に回転させることができる。
【００８４】
また、上記第１実施形態においては、ボールねじ２２に対して、転舵出力軸１３を収容するための収容穴２２ａを形成して実施した。しかし、この一端が閉口された収容穴２２ａを形成することに代えて、例えば、図９に示すように、ボールねじ２２に対して、転舵出力軸１３を収容可能な貫通孔２２ｃを形成して実施することも可能である。これにより、例えば、車両が衝突したときに転舵出力軸１３が変位するスペースを良好に確保でき、ステアリングコラムの全長を短くすることができる。
【００８５】
また、上記第１および第２実施形態においては、転舵出力軸１３に転舵角センサ４４を組み付けるように構成し、転舵出力軸１３の回転角θbを直接的に検出するように実施した。しかし、ラックバー３２の軸線方向変位が検出できる場合には、この軸線方向変位に対応させて転舵出力軸１３の回転角θbを計算するように実施することも可能である。この場合においても、上記第１および第２実施形態と同様の効果が期待できる。
【００８６】
さらに、上記第１および第２実施形態においては、転舵ギアユニット３０にＥＰＳモータ３３を設けてラックバー３２にアシスト力を伝達するように構成して実施した。しかし、ＥＰＳモータ３３の配置については、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対してアシスト力を伝達可能であれば、例えば、アシスト力を転舵出力軸１３に伝達するように配置するなど、いかなる態様で配置してもよい。また、上記第１および第２実施形態においては、転舵ギアユニット３０にラックアンドピニオン式を採用して実施したが、例えば、ボールねじ機構を採用して実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１および第２実施形態に共通の伝達比可変操舵装置の概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る伝達比可変機構を説明するための断面図である
【図３】車速と伝達比の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態に係り、図１のＶＧＲＳＥＣＵによって実行される作動基準位置調整プログラムを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る伝達比可変機構の作動基準位置の調整方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る作動基準位置調整方法の手順を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の第１および第２実施形態の変形例に係る伝達比可変機構を説明するための断面図である。
【図８】本発明の第１および第２実施形態の変形例に係る伝達比可変機構を説明するための断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態の変形例に係る伝達比可変機構を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、１１…操舵ハンドル、１２…操舵入力軸、１２ｂ…貫通孔、１３…転舵出力軸、１３ａ…凸部、２０…伝達比可変機構、２１…第１ボールナット、２２…ボールねじ、２２ｂ…貫通孔、２３…ＶＧＲＳモータ、２３ｃ…モータロック、２４…第２ボールナット、３０…転舵ギアユニット、３１…ピニオンギア、３２…ラックバー、３３…ＥＰＳモータ、４１…車速センサ、４２…操舵角センサ、４３…回転角センサ、４４…転舵角センサ、４５…操舵トルクセンサ、５１…ＶＧＲＳＥＣＵ、５２…ＥＰＳＥＣＵ、５３，５４…駆動回路、Ｂ…棒材
【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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