(57)【要約】【課題】構造が簡単で低コストに構成でき、またフェイルセーフの観点からも有利な伝達比可変機構を備えた自動車のステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリングハンドルとステアリングギア装置との間に伝達比可変機構が設けられている。伝達比可変機構は、ケース５１とケース５１内部に軸支され互いに噛合った第１、第２の傘歯車５１１、５１２、傘歯車５１２に噛合ったラックギア５４、モータ５２、モータ５２の回転をラックギア５４の並進運動に変換するボールスクリュー機構５３からなる。傘歯車５１１にステアリングハンドルの回転が入力され、ケース５１の回転が操舵輪側に出力される。モータ５２の回転により、ステアリングハンドルの回転量が増減されて出力軸５１０から出力される。モータ５２が万一フェイルしても、ボールスクリュー機構５３によりステアリングハンドルの回転はモータ５２には殆ど伝達されない。【選択図】  図２
2004168129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドルと、該ステアリングハンドルに機械的に連結され、上記ステアリングハンドルの回転量を操舵輪の操舵量として伝達するステアリングギア装置と、上記ステアリングハンドルと上記ステアリングギヤ装置との間に設けられ、上記ステアリングハンドルの回転量に対する上記操舵輪の操舵量を所定のパラメーターに応じて変化させる伝達比可変機構を有する自動車のステアリング装置において、
上記伝達比可変機構が、
略筒状の形状を有し、長手方向軸周りの回転が上記ステアリングギア装置に入力されるよう構成されたケースと、
該ケース内部において当該ケース長手方向に対して略平行な回転軸まわりに回転可能に軸支され、上記ステアリングハンドルと一体に回転する第１の傘歯車と、
上記ケース内部において当該ケースの長手方向に対して略直交する回転軸まわりに回転可能に軸支され、上記第１の傘歯車に対して噛合い状態とされる第２の傘歯車と、
上記ケース内部において当該ケースの長手方向に対して略平行に並進運動可能に支持され、上記第２の傘歯車に対して噛合い状態とされるラックギアと、
上記ケース内部において当該ケースに固定され、上記所定のパラメーターに応じて回転量が制御されるよう構成されたモータと、
上記モータの回転出力軸と上記ラックギアとの間に設けられ、上記モータの回転出力を上記ラックギアの並進運動に変換するボールスクリュー機構と、
から構成されていることを特徴とする自動車のステアリング装置。
【請求項２】
ステアリングハンドルと、該ステアリングハンドルに機械的に連結され、上記ステアリングハンドルの回転量を操舵輪の操舵量として伝達するステアリングギア装置と、上記ステアリングハンドルと上記ステアリングギヤ装置との間に設けられ、上記ステアリングハンドルの回転量に対する上記操舵輪の操舵量を所定のパラメーターに応じて変化させる伝達比可変機構を有する自動車のステアリング装置において、
上記伝達比可変機構が、
略筒状の形状を有し、長手方向軸周りの回転が上記ステアリングギア装置に入力されるよう構成されたケースと、
該ケース内部において当該ケース長手方向に対して略平行な回転軸まわりに回転可能に軸支され、上記ステアリングハンドルと一体に回転する第１の傘歯車と、
上記ケース内部において当該ケースの長手方向に対して略直交する回転軸まわりに回転可能に軸支され、上記第１の傘歯車に対して噛合い状態とされる第２の傘歯車と、
該第２の傘歯車に対して一体的に構成されるか若しくは固定されるとともに、上記第２の傘歯車の回転軸について放射状に形成されたギア歯を有するピニオンギアと、
上記ケース内部において当該ケースに固定され、上記所定のパラメーターに応じて回転量が制御されるよう構成されたモータと、
上記モータの回転出力軸に固定され、上記ピニオンギアに対して噛合い状態とされるウォームギアと、
から構成されていることを特徴とする自動車のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のステアリングハンドルの回転量に対する操舵輪の操舵量を所定のパラメーターに応じて変化させる伝達比可変機構を備えた自動車のステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のステアリング装置は一般に、ステアリングホイールの回転運動をラックアンドピニオン等のステアリングギア装置を介してタイロッドの横方向の変位運動に変換することで左右の操舵輪を操舵させるよう構成されている。この様な装置においては、ステアリングホイールの回転量（ステアリング舵角）に対する操舵輪の操舵量（操舵輪舵角）の比、すなわち伝達比が一定に保持されているのが通常である。
【０００３】
しかしながら、例えば自動車の高速走行時にはステアリング舵角に対する操舵輪舵角を小さくする、すなわち伝達比を小さくすることが自動車の走行安定性上望ましい。一方、低速走行時にはステアリング舵角に対する操舵輪舵角を大きくする、すなわち伝達比を大きくし、自動車の挙動を俊敏にして良好な運転フィーリングを実現したり、車庫入れ時などにおける小回り性を向上するのが望ましい。
【０００４】
その様な要求を満たすために、従来、例えば下記特許文献１に記載の様に、自動車の車速に応じて伝達比を変化させる様にした車速感応式のステアリング装置が提案されている。この装置は、ステアリングホイールと操舵輪との間に遊星歯車機構からなる伝達比可変機構を有し、ステアリングホイールの回転をサンギアに入力し、リングギアの回転を操舵輪側へ出力する一方、プラネタリギアのキャリアにモータの回転が入力されるよう構成されたものである。モータの回転はステアリングホイールの操舵に同期して行われ、またモータの回転量はステアリング舵角と車速を元にマップを参照して決定される。マップを、車速が大きいほど伝達比が小さくなる、つまり車速が大きいほどステアリング舵角に対する操舵輪舵角が小さくなる様に設定することで、上記の様な望ましいステアリング特性が得られる。
【０００５】
【特許文献１】
特公平６−８６２２５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の構造においては、伝達比可変機構を遊星歯車機構から構成しているため、複数のプラネタリギア、サンギア、及びリングギアという比較的多くのギアを必要とすること、及びそれらのギアを専用に設計する必要が生じることに起因して、コストの高い構造となることが避けられない。また、ギア数が多いと、ギアの噛合部分に存在するバックラッシュによって、動作時の騒音という点でも不利なものとなる。
【０００７】
また、上記特許文献１に記載の構造は、モータの回転出力軸にピニオンギアが固定される一方、キャリアにはセクタギアが形成されており、それらのピニオンギアとセクタギアとの噛合いによってモータの回転出力が直接遊星歯車機構に伝達されるものである。従って、万一モータがフェイルして回転自在な状態になった場合に備えて、別途対策が必要となる。すなわち、上記の構造においてモータがフェイルして回転自在になると、操舵輪に連結されたリングギアは回転抵抗が大きいため、ステアリングの回転すなわちサンギアの回転がキャリアを介してモータにのみ伝達されてしまい、ステアリングを操作しても操舵輪が転舵しないという事態が生じるためである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、構造が簡単で低コストに構成でき、またフェイルセーフの観点からも有利な伝達比可変機構を備えた自動車のステアリング装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の第１の構成は、ステアリングハンドルと、該ステアリングハンドルに機械的に連結され、上記ステアリングハンドルの回転量を操舵輪の操舵量として伝達するステアリングギア装置と、上記ステアリングハンドルと上記ステアリングギヤ装置との間に設けられ、上記ステアリングハンドルの回転量に対する上記操舵輪の操舵量を所定のパラメーターに応じて変化させる伝達比可変機構を有する自動車のステアリング装置において、上記伝達比可変機構が、略筒状の形状を有し、長手方向軸周りの回転が上記ステアリングギア装置に入力されるよう構成されたケースと、該ケース内部において当該ケース長手方向に対して略平行な回転軸まわりに回転可能に軸支され、上記ステアリングハンドルと一体に回転する第１の傘歯車と、上記ケース内部において当該ケースの長手方向に対して略直交する回転軸まわりに回転可能に軸支され、上記第１の傘歯車に対して噛合い状態とされる第２の傘歯車と、上記ケース内部において当該ケースの長手方向に対して略平行に並進運動可能に支持され、上記第２の傘歯車に対して噛合い状態とされるラックギアと、上記ケース内部において当該ケースに固定され、上記所定のパラメーターに応じて回転量が制御されるよう構成されたモータと、上記モータの回転出力軸と上記ラックギアとの間に設けられ、上記モータの回転出力を上記ラックギアの並進運動に変換するボールスクリュー機構と、から構成されていることを特徴とする自動車のステアリング装置である。
【００１０】
上記の構成によれば、伝達比可変機構において用いられるギアが２つの傘歯車とラックギアのみのため、伝達比可変機構の構成が簡単となり、コスト的に有利に伝達比可変機構を構成出来る。また、モータの回転出力がボールスクリュー機構を介してラックギアの並進運動に変換されるよう構成されているため、万一モータがフェイルして回転自在な状態となったとしても、ボールスクリュー機構は不可逆的な機構であるため、実質的にモータがロックしたのと同じ状態となる。従って、万一のモータのフェイルに備えて別途対策を施す必要が無く、フェイルセーフの点からも好ましいものとなる。
【００１１】
本発明の第２の構成は、ステアリングハンドルと、該ステアリングハンドルに機械的に連結され、上記ステアリングハンドルの回転量を操舵輪の操舵量として伝達するステアリングギア装置と、上記ステアリングハンドルと上記ステアリングギヤ装置との間に設けられ、上記ステアリングハンドルの回転量に対する上記操舵輪の操舵量を所定のパラメーターに応じて変化させる伝達比可変機構を有する自動車のステアリング装置において、上記伝達比可変機構が、略筒状の形状を有し、長手方向軸周りの回転が上記ステアリングギア装置に入力されるよう構成されたケースと、該ケース内部において当該ケース長手方向に対して略平行な回転軸まわりに回転可能に軸支され、上記ステアリングハンドルと一体に回転する第１の傘歯車と、上記ケース内部において当該ケースの長手方向に対して略直交する回転軸まわりに回転可能に軸支され、上記第１の傘歯車に対して噛合い状態とされる第２の傘歯車と、該第２の傘歯車に対して一体的に構成されるか若しくは固定されるとともに、上記第２の傘歯車の回転軸について放射状に形成されたギア歯を有するピニオンギアと、上記ケース内部において当該ケースに固定され、上記所定のパラメーターに応じて回転量が制御されるよう構成されたモータと、上記モータの回転出力軸に固定され、上記ピニオンギアに対して噛合い状態とされるウォームギアと、から構成されていることを特徴とする自動車のステアリング装置である。
【００１２】
上記の構成によれば、伝達比可変機構において用いられるギアが２つの傘歯車と、ピニオンギア、及びウォームギアのみのため、伝達比可変機構の構成が簡単となり、コスト的に有利に伝達比可変機構を構成出来る。更に、モータの回転出力がウォームギアを介してピニオンギア乃至第２の傘歯車に伝達されるよう構成されているため、万一モータがフェイルして回転自在な状態となったとしても、第２の傘歯車の回転によってウォームギアが回転させられることは実質的に無いため、モータがロックしたのと同じ状態となる。従って、万一のモータのフェイルに備えて別途対策を施す必要が無く、フェイルセーフの点からも好ましいものとなる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、構造が簡単で低コストに構成でき、またフェイルセーフの観点からも有利な伝達比可変機構を備えた自動車のステアリング装置を提供することが出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による自動車のステアリング装置の全体構成を示し、１はステアリングハンドル、２はステアリングハンドル１の回転運動を操舵輪１０の転舵運動に変換する、ラックピニオン式のステアリングギア装置である。このステアリングギア装置２は、従来から良くられた構成のためその詳細な説明は省略するが、ステアリングギアボックス内に、ピニオンと、ピニオンに噛合い車幅方向に延びるラックとを有するものである（いずれも不図示）。ステアリングギア装置２におけるピニオンは、第１の中間軸３、ユニバーサルジョイント３５、第２の中間軸４、伝達比可変機構５、及びステアリングシャフト６を介してステアリングハンドル１に連結されている。一方、ラックはタイロッド及びナックルアーム（不図示）を介して各操舵輪１０に連結されている。
【００１６】
ステアリング装置には更に、ステアリングハンドル１から操舵輪１０に伝達される操舵力をアシストするための油圧式のパワーステアリング機構７が装備されている。パワーステアリング機構７の構造については従来から良く知られており、その詳細な説明は省略する。パワーステアリング装置７には、油圧式の他に電気式などの周知の構造を用いることが出来る。
【００１７】
ステアリングハンドル１とステアリングギア装置２の間の、操舵量伝達経路の途中には、上述の様に、ハンドル舵角θＨ（ハンドル回転量）に対する操舵輪舵角θＷ（操舵輪操舵量）の比（以下、伝達比と称する）を変化させる伝達比可変機構５が設けられている。具体的には、伝達比可変機構５は、略筒状の形状を有し、ステアリングシャフト６及び第２の中間軸４の軸方向と伝達比可変機構５の長手方向が一致する様に配置されている。すなわち、ステアリングシャフト６から伝達比可変機構５、第２の中間軸４及びユニバーサルジョイント３５までが略直線状に配置されている。尚、埃などの異物が伝達比可変機構５の内部に侵入するのを防止するため、伝達比可変機構５を覆うカバーを設けても良い。
【００１８】
伝達比可変機構５はコントローラ５０に電気的に接続されており、コントローラ５０によって制御される。コントローラ５０には、ハンドル舵角センサ８（以下、舵角センサと称する）及び車速センサ９からの信号が入力され、コントローラ５０はそれらの信号を用いて伝達比可変機構５を後述の様に制御する。本実施形態、及び後述する第２実施形態において、伝達比可変機構５は車両に搭載された場合エンジンルーム内に位置するが、車両の形状やボディタイプによっては車室内に位置する場合もある。また、本実施形態において伝達比可変機構５は第２の中間軸４とステアリングシャフト６の間に配置されているが、第１の中間軸３側に、すなわちユニバーサルジョイント３５よりもステアリングギア装置２側に配置し、ユニバーサルジョイント３５から伝達比可変機構５及びステアリングギア装置２までを略直線状に構成しても良い。
【００１９】
図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態による伝達比可変機構５を示す。図２（ａ）は、伝達比可変機構５における、後述する第２の傘歯車５１２の回転軸方向に平行な断面図、図２（ｂ）は伝達比可変機構５における、第２の傘歯車５１２の回転軸方向に垂直な断面図である。コントローラ５０、舵角センサ８、及び車速センサ９は、図２（ａ）のみに図示する。
【００２０】
図２（ａ）及び（ｂ）に示す様に、伝達比可変機構５は、ケース５１、第１の傘歯車５１１、第２の傘歯車５１２、モータ５２、ボールスクリュー機構５３、ラックギア５４、から構成されている。ケース５１は、略筒状の形状を有し、その長手方向の回転が、ケース５１に固定された出力軸５１０から出力される。第１の傘歯車５１１は、ステアリングシャフト６に連結されており、ステアリングハンドル１の回転が入力される。第２の傘歯車５１２は、ケース５１の長手方向に直交する方向の軸周りに回転可能にケース５１内部に軸支されている。モータ５２は、ケース５１内部に固定されているとともに、コントローラ５０に接続されていてコントローラ５０によってその回転量が制御される。ボールスクリュー機構５３は、モータ５２の出力軸５２１が接続されてモータ５２の回転出力が入力される入力部（不図示）と、回転入力が変換されて並進運動として出力される出力部（不図示）とからなり、モータ５２の一方向への回転出力が入力部に入力されると出力部はモータ５２本体から離間する方向に移動し、またモータ５２の逆方向への回転出力が入力部に入力されると出力部がモータ５２本体に接近する方向に移動する。そして、ラックギア５４は、ボールスクリュー機構５３の出力部に固定されており、モータ５２の回転出力によって並進運動を行う。
【００２１】
図２（ａ）及び（ｂ）から明らかな様に、第１及び第２の傘歯車５１１、５１２は常に噛合った状態にあるとともに、その回転軸の方向は互いに直交している。ラックギア５４は、その並進方向に直交してギア歯が配列されており、第２の傘歯車５１２と噛合った状態にある。また、ボールスクリュー機構５３は、回転運動を並進運動に変換させる周知の構成を有しており、一例として特開平６−３００１０７号公報に記載の構成を用いることが出来る。従って、ステアリングハンドル１及びケース５１が回転自在な状態にある場合には、モータ５２の回転出力によって、ボールスクリュー機構５３を介してラックギア５４が並進運動を行い、その並進運動によって第２の傘歯車５１２が回転させられ、その結果第１の傘歯車５１１がケース５１に対して相対的に回転させられるよう構成されている。
【００２２】
それで、上述の第１実施形態による伝達比可変機構５は、以下の様に作動する。すなわち、車両が実際に走行している際に、ステアリングハンドル１の回転に伴いステアリングシャフト６が回転することによって第１の傘歯車５１１が転動するのに同期して、モータ５２の出力軸５２１から回転を出力すると、ボールスクリュー機構５３を介してラックギア５４が並進運動を行い、モータ５２の出力軸５２１の回転方向及び回転量に応じてステアリングハンドル１の回転量が増減される、つまり伝達比が変更され、ケース５１の回転として出力軸５１０から出力される。具体的には、ステアリングハンドル１を図２における矢印（ａ）の方向に回転させる場合、モータ５２の出力軸５２１を一方向に回転させてラックギア５４を図２における矢印（ｂ）の方向に並進させれば、ステアリングハンドル１の回転量が増加されて出力軸５１０から出力される。一方、同じく矢印（ａ）の方向にステアリングハンドル１を回転させる場合、モータ５２の出力軸５２１を逆方向に回転させてラックギア５４を図２における矢印（ｃ）の方向に並進させれば、ステアリングハンドル１の回転量が減少されて出力軸５１０から出力されることになる。また、モータ５２をロックすれば、第１の傘歯車５１１と第２の傘歯車５１２の回転及びラックギア５４の並進は生じず、伝達比可変機構５はケース５１ごと一体となって回転し、ステアリングハンドル１の回転量と同じ量の回転が出力軸５１０から出力されることになる。
【００２３】
万一モータ５２がフェイルして回転自在な状態になった場合、ステアリングハンドル１の回転は、第１の傘歯車５１１及び第２の傘歯車５１２を介してラックギア５４を並進させる力となってボールスクリュー機構５３に伝達される。しかしながら周知の様に、ボールスクリュー機構５３は不可逆性の高い機構である、すなわち、回転から並進への変換は容易に行うことが出来るが逆に並進から回転への変換は非常に困難なため、ラックギア５４の並進は殆ど生じず、モータ５２の出力軸５２１が回転することは殆どない。従って、ステアリングハンドル１の回転に対しては、第１の傘歯車５１１、第２の傘歯車５１２、ラックギア５４、及びケース５１が実質的にロックされた状態となり、ステアリングハンドル１の回転はモータ５２を回転させること無く、そのままケース５１を回転させることになる。
【００２４】
ボールスクリュー機構５３については、入力部に入力される回転量の、出力部の移動量に対する比、すなわち減速比が大きいものを使用するのが好ましい。なぜなら、出力部を動かすのに必要な入力部の回転量が大きいほど、必要なモータ５２の回転数が高いものとなるため、モータ５２の回転制御に要する精度が小さくなるためである。すなわち、コストの高い高精度のモータを使用しなくとも伝達比可変機構を実現することが出来、より低コスト化を図ることが出来る。また、減速比が大きいということはステアリングホイール１の回転がモータ５２に伝達されにくいということであり、上述の様なモータ５２のフェイル時において、ボールスクリュー機構５３の不可逆性による効果を一層高めることが出来る。
【００２５】
以上説明した様に、第１実施形態においては、伝達比可変機構５において使用されるギアの種類が第１の傘歯車５１１、第２の傘歯車５１２、及びラックギア５４のみであるため、伝達比可変機構５が簡素な構成となり、軽量かつ低コストに伝達比可変機構５を構成することが出来る。また、ボールスクリュー機構５３を介してモータ５２の回転運動をラックギア５４の並進運動に変換することで伝達比を変化させるよう構成されているため、高精度のモータ５２を使用すること無く伝達比可変機構を実現することができるとともに、万一モータ５２がフェイルして回転自在になった場合でも、ステアリングハンドル１の回転を確実にケース５１を介して操舵輪１０に伝達させることが出来る。更に、伝達比可変機構５が細長い形状に構成されているため、伝達比可変機構５がエンジンルーム内に設けられる場合、エンジンルーム内のスペース効率を高めることが出来、また伝達比可変機構５が車室内に設けられる場合、車室内の空間を犠牲にすることが無いものとなる。加えて、この伝達比可変機構５はステアリングハンドル１とユニバーサルジョイント３５との間に設けられるため、ステアリングハンドル１及びユニバーサルジョイント３５から操舵輪側の構成は、従来のもの、或いは伝達比可変機構５を持たない車両のものと共通にすることが出来る。
【００２６】
（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。伝達比可変機構５を除く基本的な構成は、図１を参照しながら上述した第１実施形態のものと同一であるためその説明を省略し、以下に伝達比可変機構５の詳細な構造についてのみ図３（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説明することとする。
【００２７】
図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２実施形態による伝達比可変機構５を示す。図３（ａ）は、伝達比可変機構５における、後述する第２の傘歯車５１２の回転軸方向に平行な断面図、図３（ｂ）は伝達比可変機構５における、第２の傘歯車５１２の回転軸方向に垂直な断面図である。また、コントローラ５０、舵角センサ８、及び車速センサ９は、図３（ａ）のみに図示する。
【００２８】
図３（ａ）及び（ｂ）に示す様に、伝達比可変機構５は、ケース５１、第１の傘歯車５１１、第２の傘歯車５１２、ピニオンギア５１３、モータ５２、ウォームギア５１４、から構成されている。ケース５１は、略筒状の形状を有し、その長手方向の回転が、ケース５１に固定された出力軸５１０から出力される。第１の傘歯車５１１は、ステアリングシャフト６に連結されており、ステアリングハンドル１の回転が入力される。第２の傘歯車５１２は、ケース５１の長手方向に直交する方向の軸周りに回転可能にケース５１内部に軸支されている。ピニオンギア５１３は、第２の傘歯車５１２と一体にかつ同軸に構成されたギア歯を有する。モータ５２は、ケース５１内部に固定されているとともに、コントローラ５０に接続されていてコントローラ５０によってその回転量が制御される。そして、ウォームギア５１４は、モータ５２の回転出力軸に固定されている。
【００２９】
図３（ａ）及び（ｂ）から明らかな様に、第１及び第２の傘歯車５１１、５１２は常に噛合った状態にあるとともに、その回転軸の方向は互いに直交している。ピニオンギア５１３は、第２の傘歯車５１２の回転軸に対して放射状に形成されたギア歯を有する。第２実施形態においては、第２の傘歯車５１２に一体的にギア歯を形成しているが、別体に構成したものを第２傘歯車５１２に強固に固定したものとしても良い。ウォームギア５１４は、モータ５２の回転軸周りに、軸方向に沿って進行するネジ部を有するもので、ピニオンギア５１３と噛合った状態にある。従って、ステアリングハンドル１及びケース５１が回転自在な状態にある場合には、モータ５２の出力軸５２１の回転によって、ウォームギア５１４が回転し、その回転によってピニオンギア５１３乃至第２の傘歯車５１２が回転させられ、その結果第１の傘歯車５１１がケース５１に対して相対的に回転させられるよう構成されている。
【００３０】
それで、上述の第１実施形態による伝達比可変機構５は、以下の様に作動する。すなわち、車両が実際に走行している際に、ステアリングハンドル１の回転に伴いステアリングシャフト６が回転することによって第１の傘歯車５１１が転動するのに同期して、モータ５２の出力軸５２１から回転を出力すると、ウォームギア５１４を介してピニオンギア５１３が回転させられ、モータ５２の出力軸５２１の回転方向及び回転量に応じてステアリングハンドル１の回転量が増減される、つまり伝達比が変更され、ケース５１の回転として出力軸５１０から出力されることになる。具体的には、ステアリングハンドル１を図３における矢印（ａ）の方向に回転させる場合、モータ５２の出力軸５２１及びウォームギア５１４を図３における矢印（ｂ）の方向に回転させれば、ステアリングハンドル１の回転量が増加されて出力軸５１０から出力される。一方、同じく矢印（ａ）の方向にステアリングハンドル１を回転させる場合、モータ５２の出力軸５２１及びウォームギア５１４を図３における矢印（ｃ）の方向に回転させれば、ステアリングハンドル１の回転量が減少されて出力軸５１０から出力されることになる。また、モータ機構５２をロックすれば、第１及び第２の傘歯車５１１、５１２、ピニオンギア５１３、及びウォームギア５１４の回転は生じず、伝達比可変機構５はケース５１ごと一体となって回転し、ステアリングハンドル１の回転量と同じ量の回転が出力軸５１０から出力されることになる。
【００３１】
万一モータ５２がフェイルして回転自在な状態になった場合、ステアリングハンドル１の回転は、第１の傘歯車５１１、第２の傘歯車５１２、及びピニオンギア５１３を介してウォームギア５１４に伝達される。しかしながら周知の様に、ウォームギアとそれに噛合うピニオンギアを介して回転軸方向を変化させる構成は不可逆性を有する、すなわち、ウォームギアの回転のピニオンギアの回転への変換は容易に行うことが出来るが逆にピニオンギアの回転のウォームギアの回転への変換は実質的に不可能なため、上記ピニオンギア５１３の回転は殆ど生じず、モータ５２の出力軸５２１が回転することは殆どない。従って、ステアリングハンドル１の回転に対しては、第１の傘歯車５１１、第２の傘歯車５１２、ピニオンギア５１３、ウォームギア５１４、及びケース５１が実質的にロックされた状態となり、ステアリングハンドル１の回転はモータ５２を回転させること無く、そのままケース５１を回転させることになる。
【００３２】
ウォームギア５１４とそれに噛合うピニオンギア５１３については、ウォームギア５１４の回転量の、ピニオンギア５１３の回転量に対する比、すなわち減速比が大きいものを使用するのが好ましい。なぜなら、ピニオンギア５１３を回転させるのに必要なウォームギア５１４の回転量が大きいほど、必要なモータ５２の回転数が高いものとなるため、モータ５２の回転制御に要する精度が小さくなるためである。すなわち、コストの高い高精度のモータを使用しなくとも伝達比可変機構５を実現することが出来、より低コスト化を図ることが出来る。また、減速比が大きいということはステアリングホイール１の回転がモータ５２に伝達されにくいということであり、上述の様なモータ５２のフェイル時において、ウォームギア５１４とピニオンギア５１３から構成される機構の不可逆性による効果を一層高めることが出来る。
【００３３】
以上説明した様に、第２実施形態においては、伝達比可変機構５において使用されるギアの種類が第１の傘歯車５１１、第２の傘歯車５１２、ピニオンギア５１３、及びウォームギア５１４のみであるため、伝達比可変機構５が簡素な構成となり、軽量かつ低コストに伝達比可変機構５を構成することが出来る。また、ウォームギア５１４とそれに噛合うピニオンギア５１３を介して伝達比を変化させるよう構成されているため、高精度のモータを使用すること無く伝達比可変機構を実現することができるとともに、万一モータ５２がフェイルして回転自在になった場合でも、ステアリングハンドル１の回転を確実にケース５１を介して操舵輪１０に伝達させることが出来る。更に、伝達比可変機構５が細長い形状に構成されているため、伝達比可変機構５がエンジンルーム内に設けられる場合、エンジンルーム内のスペース効率を高めることが出来、また伝達比可変機構５が車室内に設けられる場合、車室内の空間を犠牲にすることが無いものとなる。加えて、この伝達比可変機構はステアリングハンドル１とユニバーサルジョイント３５との間に設けられるため、ステアリングハンドル１及びユニバーサルジョイント３５から操舵輪側の構成は、従来のもの、或いは伝達比可変機構５を持たない車両のものと共通にすることが出来る。
【００３４】
尚、第１実施形態と第２実施形態の両方において、コントローラ５０と電動モータとの間の電気的な接続構造については図示しないが、ケース５１が車体に対して相対的に回転するため、コントローラ５０側からの端子を車体に固定しておき、その端子とケース５１との間を、相対的に回転する部材同士の電気的な接続を可能とする周知の機構（例えばクロックスプリング機構など）を用いて接続すれば良い。
【００３５】
（伝達比可変機構の制御）
本実施形態のステアリング装置は、車速に応じて伝達比が変更されるよう構成されている。次にその様な制御について図４及び図５を参照しながら説明する。
【００３６】
図４は、コントローラ５０の構成を示すブロック図である。図４に示される様に、コントローラ５０は、目標舵角演算部５０１、モータ駆動部５０２、及び特性記憶部５０３とを機能的に含んでいる。
【００３７】
目標舵角演算部５０１は、ステアリングハンドル１の舵角を検出する舵角センサ８及び車両の車速を検出する車速センサ９とに電気的に接続されており、舵角センサ８により検出された舵角及び車速センサにより検出された車速のそれぞれが入力される。また、モータ駆動部５０２は、モータ５２に上述の様に電気的に接続されていて、モータ５２の出力軸５２１の回転量を制御する。更に、特性記憶部５０３には、車速と伝達比の関係をマップ化した特性マップが記憶されている。
【００３８】
それで、コントローラ５０は、まず舵角センサ８及び車速センサ９により検出された舵角及び車速を目標舵角演算部５０１に取り込む。目標舵角演算部５０１は、取り込まれた舵角から求まるハンドル操舵量θＨと車速に基づき、特性記憶部５０３に記憶された特性マップを参照して伝達比可変機構５で制御すべき目標伝達比を演算する。その後、モータ駆動部５０２において、演算された目標伝達比を実現する様にモータ５２に制御信号が出力される。
【００３９】
特性マップは、図５に示す様に、ハンドル操舵量θＨに対する操舵輪転舵量θＷの比である伝達比が、車速の増加に応じて小さくなるように設定されている。すなわち、低車速時においては小回り性や俊敏な操舵フィーリングを与えるべく伝達比を大きく設定し、高車速時においては走行安定性を向上するべく伝達比が小さく設定されている。
【００４０】
従って、本実施形態においては、自動車の走行中にステアリングハンドル１を操舵すると、その回転がステアリングシャフト６を介して伝達比可変機構５に伝達される。その後、ステアリングハンドル１の操舵に伴って変化するハンドル舵角が舵角センサ８により検出されるとともに、その時点の車速が車速センサ９により検出され、検出された舵角と車速がコントローラ５０に入力される。コントローラ５０は、検出された舵角及び車速に基づいて図５に示すような特性マップを参照して目標舵角を演算し、モータ５２に目標舵角に対応した制御信号を出力する。モータ５２は制御信号を受信するとそれに応じた方向及び量の回転出力をモータ５２の出力軸５２１から出力する。それにより伝達比可変機構５のケース５１が所定の方向に所定量回転し、ハンドル回転量が増加或いは減少された状態でケース５１の出力軸５１０から出力され、ステアリングギア装置２に伝達されることになる。
【００４１】
以上、本発明を好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでも無い。例えば、ステアリングハンドル１は、本実施形態において環状のものを例示したが、いわゆる操縦かん型のものであっても良い。また、本実施形態においては、伝達比可変機構５における伝達比を可変とする所定パラメーターとして車速を使用する例を示したが、その他、エンジン回転数や変速機の変速段、或いはヨーレートなどを用いても良く、更にそれらを組合わせて用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるステアリング装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による伝達比可変機構の長手方向に沿った断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態による伝達比可変機構の長手方向に沿った断面図である。
【図４】コントローラの構成を示すブロック図である。
【図５】コントローラで読み込まれるマップの特性図である。
【符号の説明】
１    ステアリングハンドル
２    ステアリングギア装置
５    伝達比可変機構
１０    操舵輪
５１    ケース
５２    モータ
５３    ボールスクリュー機構
５４    ラックギア
５１１    第１の傘歯車
５１２    第２の傘歯車
５１３    ピニオンギア
５１４    ウォームギア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004168129.tif 000006
【図５】
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