(57)【要約】【課題】パワーステアリング装置と伝達比可変装置とを組み合わせたユニットとしての軸方向長さを短縮することのできる車両用操舵装置を提供すること。【解決手段】伝達比可変装置１８は、ステアリング操作に基づく回転が入力される入力軸２１、コラムシャフトの出力側端部を構成する出力軸２２、及びこれら入力軸２１と出力軸２２との間に設けられた差動機構２３を備える。出力軸２２は、その一端が中空状に形成されており、ＥＰＳアクチュエータ１７のホイール１５は、この中空部２２ａの外周に設けられる。そして、差動機構２３は、この中空部２２ａ内に配置される。【選択図】図２
2007125939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトに設けられたホイールを駆動することにより操舵系にアシスト力を付与するパワーステアリング装置と、前記ステアリングシャフトを構成する第１シャフトと第２シャフトとの間に設けられた差動機構をモータにて駆動することにより前記第１シャフトと前記第２シャフトとの間の回転伝達比を可変する伝達比可変装置とを備えた車両用操舵装置であって、
前記第２シャフトは一端に中空部を有し、前記ホイールは該中空部の外周に設けられ、前記差動機構は前記中空部内に収容されること、を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵装置において、
前記差動機構は、同軸に並置された一対のサーキュラスプラインと、前記各サーキュラスプラインの内側において該各サーキュラスプラインと部分的に噛み合うように同軸配置される筒状のフレクスプラインと、前記モータに駆動されることにより前記フレクスプラインの噛合部を回転させる波動発生器とを備えた波動歯車機構であること、
を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用操舵装置において、
前記波動発生器の駆動シャフトは中空状に形成され、前記第１シャフトは該駆動シャフトに挿通されて前記第２シャフト側に配置されたサーキュラスプラインと連結されるとともに、前記第１シャフト側に配置されたサーキュラスプラインは、前記第２シャフトと連結されること、を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用操舵装置において、
前記第１シャフトに設けられたトーションバーの捻れ角を検出するトルクセンサを備えるとともに、前記モータは、前記第１シャフトが挿通された中空状のモータシャフトを有するものであって、前記トルクセンサは、前記モータシャフトの内側に配置されること、
を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項３に記載の車両用操舵装置において、
前記モータは前記ステアリングシャフトと非同軸に配置され、前記駆動シャフトは伝達機構を介して前記モータと連結されること、を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用操舵装置において、
前記伝達機構は、少なくとも一の歯車を備えて構成されるものであって、
前記歯車は、硬質層と弾性層とが積層されてなるとともに、前記硬質層により形成される歯面から前記弾性層が突出されたものであること、
を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項７】
ステアリングシャフトを構成する第１シャフトと第２シャフトとの間に設けられた差動機構をモータにて駆動することにより前記第１シャフトと前記第２シャフトとの間の回転伝達比を可変する伝達比可変装置を備え、前記ステアリングシャフトにはトーションバーの捻れ角を検出するトルクセンサが設けられた車両用操舵装置であって、前記モータは、前記ステアリングシャフトが挿通された中空状のモータシャフトを有するものであって、前記トルクセンサは、前記モータシャフトの内側に配置されること、
を特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーステアリング装置と伝達比可変装置とを組み合わせた車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリングシャフトを構成する第１シャフトと第２シャフトとの間に設けられた差動機構をモータ駆動することにより第１シャフトと第２シャフトとの間の回転伝達比を変化させステアリングと操舵輪との間の伝達比（ギヤ比）を可変する伝達比可変装置がある（例えば、特許文献１参照）。そして、こうした伝達比可変装置は、パワーステアリング装置と組み合わせて用いられるのが一般的である。
【特許文献１】特開２００４−９９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、車両においては、ステアリングコラム近傍に電動パワーステアリング装置（ＥＰＳアクチュエータ）を配置する所謂コラム型ＥＰＳを採用するものが増えており、伝達比可変装置についても、こうしたＥＰＳアクチュエータとともにステアリングコラム近傍に配置する要請が増えている。
【０００４】
しかしながら、ステアリングコラム（コラムシャフト）には、上記ＥＰＳアクチュエータの他、ＥＰＳの制御に用いられる操舵トルクを検出するためのトルクセンサ、及び衝突時の衝撃を緩和するための衝撃緩和機構を設ける必要があり、また、ステアリングの位置調整を可能とするチルト機構及びテレスコ機構が設けられる場合もある。このため、上記従来の伝達比可変装置では、軸方向長さの超過によりステアリングコラム近傍に配置できない場合があり、ＥＰＳアクチュエータも含め、こうした軸方向の収容スペースに余裕が少ない箇所にも配置可能とすべく、その軸方向長さの短縮化が求められている。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、パワーステアリング装置と伝達比可変装置とを組み合わせたユニットとしての軸方向長さを短縮することのできる車両用操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリングシャフトに設けられたホイールを駆動することにより操舵系にアシスト力を付与するパワーステアリング装置と、前記ステアリングシャフトを構成する第１シャフトと第２シャフトとの間に設けられた差動機構をモータにて駆動することにより前記第１シャフトと前記第２シャフトとの間の回転伝達比を可変する伝達比可変装置とを備えた車両用操舵装置であって、前記第２シャフトは一端に中空部を有し、前記ホイールは該中空部の外周に設けられ、前記差動機構は前記中空部内に収容されること、を要旨とする。
【０００７】
即ち、ホイールに要求される減速比を考慮すれば、その外径は所定の外径を有することになる。従って、上記構成のように、第２シャフトの一端に中空部を形成しその外周にホイールを設けたとしても伝達比可変装置の径方向寸法に与える影響は極めて小さい。そして、この中空部に差動機構を収容することで該差動機構をホイールの内側に配置することができ、これによりパワーステアリング装置と伝達比可変装置とが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を短縮することができる。更に、差動機構をホイールの内側に収容することで、外部に伝達される同差動機構の差動音の低減を図ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記差動機構は、同軸に並置された一対のサーキュラスプラインと、前記各サーキュラスプラインの内側において該各サーキュラスプラインと部分的に噛み合うように同軸配置される筒状のフレクスプラインと、前記モータに駆動されることにより前記フレクスプラインの噛合部を回転させる波動発生器とを備えた波動歯車機構であること、を要旨とする。
【０００９】
即ち、上記のような波動歯車機構には、小さな外形寸法（軸方向及び径方向寸法）で高い減速比を確保することができるという特徴がある。従って、こうした波動歯車機構を差動機構として用いることで上記中空部の軸方向長さを短縮化することができ、これによりパワーステアリング装置と伝達比可変装置とが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を更に短縮することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記波動発生器の駆動シャフトは中空状に形成され、前記第１シャフトは該駆動シャフトに挿通されて前記第２シャフト側に配置されたサーキュラスプラインと連結されるとともに、前記第１シャフト側に配置されたサーキュラスプラインは、前記第２シャフトと連結されること、を要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、駆動シャフトをステアリングシャフト（第１シャフト）の径方向外側に配置することで、モータをステアリングシャフトに対して相対回転可能に設ける、即ちハウジング等の非回転部位に固定することができる。従って、上記特許文献１に示す伝達比可変装置のようなスパイラルケーブル装置が不要となり、その結果、伝達比可変装置の軸方向寸法を更に短縮することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記第１シャフトに設けられたトーションバーの捻れ角を検出するトルクセンサを備えるとともに、前記モータは、前記第１シャフトが挿通された中空状のモータシャフトを有するものであって、前記トルクセンサは、前記モータシャフトの内側に配置されること、を要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、差動機構を駆動するモータを第１シャフトと同軸配置される同軸モータとし、その中空に形成されたモータシャフト内側に電動パワーステアリング装置の制御に用いられる操舵トルクを検出するためのトルクセンサを収容することで、パワーステアリング装置、伝達比可変装置、及びトルクセンサが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を短縮することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記モータは前記ステアリングシャフトと非同軸に配置され、前記駆動シャフトは伝達機構を介して前記モータと連結されること、を要旨とする。
上記構成によれば、モータをステアリングシャフトと非同軸に配置することで、伝達比可変装置の軸方向長さの短縮化を図ることができる。また、このような構成とすることで、モータの配置自由度が向上する（ステアリングシャフトに対する周方向位置、並びに斜交配置する場合にはその斜交角等）ことから、パワーステアリング装置と伝達比可変装置とが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を効果的に短縮することができる。特に、例えばステアリングコラム型のように、軸方向長さの要求が厳しい場合であっても径方向については比較的余裕のある場合がある。従って、このような場所に設置される場合に好適である。加えて、汎用モータの使用が可能となることから、併せてコストの低減を図ることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記伝達機構は、少なくとも一の歯車を備えて構成されるものであって、前記歯車は、硬質層と弾性層とが積層されてなるとともに、前記硬質層により形成される歯面から前記弾性層が突出されたものであること、を要旨とする。
【００１６】
上記構成によれば、上記のような複層型の歯車が対応する相手方の歯車に噛み合う際、先ず、その歯面よりも突出された弾性層が相手方の歯面に対して接触し、その後、同弾性層の弾性変形によって衝撃が減衰されながら両歯面が接触することになる。これにより、歯面間の当たり音が低下するとともに、バックラッシュの低減を図ることができる。その結果、伝達比可変装置の静粛性を向上させることができる。また、弾性層を設けることで、ステアリングシャフトとモータシャフトとの間のクリアランス及び各々に設けられた歯車間のピッチ誤差を吸収することが可能となるため、厳格な組付け精度を要求されることがない。従って、その組付け工程をより容易なものとすることができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、ステアリングシャフトを構成する第１シャフトと第２シャフトとの間に設けられた差動機構をモータにて駆動することにより前記第１シャフトと前記第２シャフトとの間の回転伝達比を可変する伝達比可変装置を備え、前記ステアリングシャフトにはトーションバーの捻れ角を検出するトルクセンサが設けられた車両用操舵装置であって、前記モータは、前記ステアリングシャフトが挿通された中空状のモータシャフトを有するものであって、前記トルクセンサは、前記モータシャフトの内側に配置されること、を要旨とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、パワーステアリング装置と伝達比可変装置とを組み合わせたユニットとしての軸方向長さの短縮化を可能とする車両用操舵装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明をコラム型のパワーステアリング装置と伝達比可変装置とがユニット化された車両用操舵装置に具体化した第１の実施形態について図面に従い説明する。
図１は、本実施形態の車両用操舵装置のステアリングコラム近傍の断面図、図２は、その拡大図である。図１に示すように、一端にステアリング（図示略）が固定されることによりステアリングシャフトの入力側端部を構成するコラムシャフト２は、軸受３，４に軸支されることによりステアリングコラム５内において回転可能に収容されている。そして、その他端（反ステアリング側端部）が自在継手を介してインターミディエイトシャフト（図示略）に連結されることにより、そのステアリング操作に伴う回転がステアリングギヤ（ラック＆ピニオン機構）へと伝達されるようになっている。
【００２０】
尚、本実施形態の車両用操舵装置１は、ステアリングの位置調整を可能とするチルト機能及びテレスコ機能を有している。具体的には、ステアリングコラム５は、車体に固定されるピボット６を回動中心としたリンク機構（図示略）により上下方向に傾動可能に設けられている。一方、コラムシャフト２は、ステアリングが固定され同コラムシャフト２のステアリング側端部を構成するとともに他端側が中空状に形成されたステアリング固定軸８と、該ステアリング固定軸８の中空部８ａとスプライン嵌合されることにより同ステアリング固定軸８の軸方向への摺動を許容する支持軸１０とを備えている。また、ステアリングコラム５は、軸受３を介してステアリング固定軸８を収容支持するインナチューブ１１と、支持軸１０を収容するアウタチューブ１２とを備えており、インナチューブ１１は、アウタチューブ１２にスプライン嵌合されることにより同アウタチューブ１２に対して軸方向に摺動可能に設けられている。
【００２１】
そして、本実施形態では、チルトユニット１３により同ステアリングコラム５と一体にコラムシャフト２を傾動させることによりその一端に固定されたステアリングの上下位置を、またテレスコユニット１４によりインナチューブ１１とともにステアリング固定軸８を摺動させることにより、ステアリングの前後位置を調整することが可能になっている。
【００２２】
また、本実施形態の車両用操舵装置１は、コラムシャフト２に設けられたホイール１５をモータ駆動することにより操舵系にアシスト力を付与するパワーステアリング装置としてのＥＰＳアクチュエータ１７を備えている。そして、本実施形態では、同コラムシャフト２には、上記ＥＰＳアクチュエータ１７を構成するホイール１５とともに、ステアリングと操舵輪との間の伝達比（ギヤ比）を可変する伝達比可変装置１８が設けられている。
【００２３】
詳述すると、図２に示すように、本実施形態の伝達比可変装置１８は、上記支持軸１０に連結されステアリング操作に基づく回転が入力される入力軸２１、コラムシャフト２の出力側端部を構成する出力軸２２、及びこれら入力軸２１と出力軸２２との間に設けられた差動機構２３、並びに同差動機構２３を駆動するモータ２４とを備えている。そして、ステアリング操作に基づく入力軸２１の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せすることにより、入力軸２１と出力軸２２との間の回転伝達比、即ちステアリングと操舵輪との間の伝達比（ギヤ比）を可変するようになっている。
【００２４】
また、本実施形態では、ＥＰＳアクチュエータ１７のホイール１５は、出力軸２２に設けられている。そして、このホイール１５がウォーム（図示略）を介してモータ２５（図１参照）に駆動されることにより操舵系にアシスト力が付与されるようになっている。
【００２５】
即ち、本実施形態のコラムシャフト２は、ステアリング固定軸８、支持軸１０、入力軸２１、及び出力軸２２により構成され、第１シャフトは、ステアリング固定軸８、支持軸１０、及び入力軸２１により、第２シャフトは、出力軸２２により構成されている。そして、ステアリングコラム５は、上記インナチューブ１１、アウタチューブ１２、伝達比可変装置１８のモータ２４を収容するモータハウジング２６、ホイール１５を収容するホイールハウジング２７、及びアウタチューブ１２とモータハウジング２６との間に設けられたセンサハウジング２８により構成されている（図１参照）。
【００２６】
さらに詳述すると、本実施形態では、出力軸２２は、そのステアリング側（同図中右側）の一端が中空状に形成されており、ＥＰＳアクチュエータ１７のホイール１５は、この中空部２２ａの外周に設けられている。尚、本実施形態では、ホイール１５は、出力軸２２と一体に形成されている。そして、差動機構２３は、この中空部２２ａ内に配置されている。
【００２７】
本実施形態では、差動機構２３には、波動歯車機構３０が採用されており、同波動歯車機構３０は、同軸に並置された一対のサーキュラスプライン３１，３２、これら各スプラインと噛み合うように同軸配置された筒状のフレクスプライン（フレキシブルスプライン）３３、及びフレクスプライン３３の内側に配置された波動発生器３４により構成されている。
【００２８】
各サーキュラスプライン３１，３２には、互いに異なる歯数が設定されており、フレクスプライン３３は、略楕円状に撓められた状態で各サーキュラスプライン３１，３２の内側に配置され、その外歯が該各サーキュラスプライン３１，３２の内歯とそれぞれ部分的に噛合されている。そして、波動発生器３４は、モータ２４に駆動されることにより、上記撓められたフレクスプライン３３の略楕円形状、即ち両サーキュラスプライン３１，３２との噛合部を回転させるように構成されている。
【００２９】
本実施形態では、波動歯車機構３０を駆動するモータ２４には、中空状のモータシャフト３５を有するブラシレスモータが採用されており、同モータ２４は、波動歯車機構３０のステアリング側（同図中右側）において、入力軸２１と同軸に配置されている。具体的には、モータシャフト３５は、軸受３６ａ，３６ｂに軸支されることによりモータハウジング２６内に回転可能に収容されており、そのロータ３８の外側にはモータハウジング２６に固定されたステータ３９が設けられている。また、モータシャフト３５のステアリング側の端部近傍には、同モータシャフト３５の回転角を検出するためのレゾルバ４０が設けられている。そして、この駆動シャフトとしてのモータシャフト３５の一端（反ステアリング側、同図中左側）は、波動歯車機構３０に連結されている。
【００３０】
本実施形態では、入力軸２１はこのモータシャフト３５に挿通されることにより、連結部材４１を介して両サーキュラスプライン３１，３２のうち出力軸２２側（反ステアリング側、中空部２２ａ内において奥側）に配置されたサーキュラスプライン３１と連結されている。そして、入力軸２１側（ステアリング側）に配置されたサーキュラスプライン３２は、出力軸２２の中空部２２ａ内周に固定されている。
【００３１】
即ち、ステアリング操作に伴う入力軸２１の回転は、該入力軸２１に連結されたサーキュラスプライン３１からフレクスプライン３３を介してサーキュラスプライン３２に伝達され、これにより出力軸２２へと伝達される。そして、フレクスプライン３３の内側に配置された波動発生器３４がモータ２４に駆動され、上記撓められたフレクスプライン３３の楕円形状、即ち両サーキュラスプライン３１，３２との噛合部が回転することにより、そのモータ駆動に基づく回転が上記ステアリング操作に基づく回転に上乗せされる。即ち、入力軸２１と出力軸２２との間の回転伝達比が可変されるようになっている。
【００３２】
また、本実施形態では、入力軸２１には、上記ＥＰＳアクチュエータ１７の制御に用いられる操舵トルクを検出するためのトルクセンサ４３が設けられている。詳述すると、本実施形態では、入力軸２１は、上記支持軸１０に連結された第１軸４４と、上記連結部材４１を介してサーキュラスプライン３１に連結された第２軸４５と、その両端がそれぞれこれら第１軸４４及び第２軸４５に連結されたトーションバー４６とにより構成されている。具体的には、第１軸４４及び第２軸４５は、それぞれ軸受４７ａ，４７ｂによりセンサハウジング２８に軸支されている。また、第２軸４５のステアリング側の端部には中空部４５ａが設けられるとともに、第１軸４４は中空状に形成されており、トーションバー４６は、その一端が第１軸４４の筒内に、また他端が第２軸４５の中空部４５ａ内に固定されている。また、本実施形態では、第１軸４４の反ステアリング側の一部は、第２軸４５の中空部４５ａ内に配置されており、その外周にはマグネット４８が固着されている。そして、第２軸４５の同マグネット４８に対応する位置にはその磁束変化を検出可能な磁気センサ（ホールＩＣ）４９が設けられている。即ち、操舵トルクの入力によりトーションバー４６に捻れが生じ、これにより、その両端に設けられた第１軸４４と第２軸４５との間には捻れ角（相対角変位）が発生する。そして、本実施形態のトルクセンサ４３は、この第１軸４４と第２軸４５との間の捻れ角を磁束変化として検出する。
【００３３】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）伝達比可変装置１８は、ステアリング操作に基づく回転が入力される入力軸２１、コラムシャフト２の出力側端部を構成する出力軸２２、及びこれら入力軸２１と出力軸２２との間に設けられた差動機構２３を備える。出力軸２２は、その一端が中空状に形成されており、ＥＰＳアクチュエータ１７のホイール１５は、この中空部２２ａの外周に設けられる。そして、差動機構２３は、この中空部２２ａ内に配置される。
【００３４】
即ち、ホイール１５に要求される減速比を考慮すれば、その外径は所定の外径を有することになる。従って、上記構成のように、出力軸２２の一端に中空部２２ａを形成しその外周にホイール１５を設けたとしても伝達比可変装置１８の径方向寸法に与える影響は極めて小さい。そして、この中空部２２ａに差動機構２３を収容することで該差動機構２３をホイール１５の内側に配置することができ、これによりＥＰＳアクチュエータ１７と伝達比可変装置１８とが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を短縮することができる。更に、差動機構２３をホイール１５の内側に収容することにより、外部に伝達する同差動機構２３の差動音の低減を図ることができる。
【００３５】
（２）差動機構２３には、同軸に並置された一対のサーキュラスプライン３１，３２、これら各スプラインと噛み合うように同軸配置された筒状のフレクスプライン３３、及びフレクスプライン３３の内側に配置された波動発生器３４により構成された波動歯車機構３０が採用される。
【００３６】
即ち、このような波動歯車機構３０には、小さな外形寸法（軸方向及び径方向寸法）で高い減速比を確保することができるという特徴がある。従って、こうした波動歯車機構３０を差動機構２３として用いることで上記中空部２２ａの軸方向長さを短縮化することができ、これによりＥＰＳアクチュエータ１７と伝達比可変装置１８とが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を更に短縮することができる。
【００３７】
（３）波動歯車機構３０を駆動するモータ２４は、中空状のモータシャフト３５を有しており、この駆動シャフトとしてのモータシャフト３５の一端は、波動歯車機構３０に連結されている。そして、入力軸２１はこのモータシャフト３５に挿通されることにより、連結部材４１を介して両サーキュラスプライン３１，３２のうち出力軸２２側（反ステアリング側）に配置されたサーキュラスプライン３１と連結され、入力軸２１側（ステアリング側）に配置されたサーキュラスプライン３２は、出力軸２２の中空部２２ａ内周に固定される。
【００３８】
上記構成によれば、駆動シャフトとしてのモータシャフト３５を入力軸２１の径方向外側に配置することで、モータ２４（のステータ３９）を非回転部位であるステアリングコラム５（ハウジング２６）に固定することができる。従って、上記特許文献１に示す伝達比可変装置のようなスパイラルケーブル装置が不要となり、その結果、伝達比可変装置１８の軸方向寸法を更に短縮することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態について図面に従い説明する。尚、説明の便宜上、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図３に示すように、本実施形態の車両用操舵装置５０では、伝達比可変装置５１の駆動源であるモータ５２は、伝達比可変装置５１を構成する波動歯車機構３０の反ステアリング側（同図中左側）において、出力軸５４と同軸に配置されている。即ち、本実施形態では、中空状をなすモータ５２のモータシャフト５３は、そのステアリング側端部（同図中右側）が波動歯車機構３０の波動発生器３４と連結され、その筒内には出力軸５４が挿通されている。尚、本実施形態では、モータ５２のレゾルバ４０は、モータシャフト５３の反ステアリング側端部近傍に設けられている。そして、本実施形態のトルクセンサ５６は、このモータシャフト５３に挿通された出力軸５４に設けられることにより、同モータシャフト５３の内側（筒内）に配置されている。
【００４１】
詳述すると、本実施形態では、波動歯車機構３０を構成する反ステアリング側のサーキュラスプライン３１には、連結部材５７ａを介して支持軸１０が連結されている。即ち、本実施形態では、支持軸１０により伝達比可変装置の入力軸が構成されている。従って、本実施形態では、ステアリング固定軸８（図１参照）及び支持軸１０により第１シャフトが、出力軸５４により第２シャフトが構成されている。そして、ステアリング側のサーキュラスプライン３２は、連結部材５７ｂを介して出力軸５４のステアリング側端部に連結されている。
【００４２】
また、本実施形態では、出力軸５４は、上記連結部材５７ｂを介してサーキュラスプライン３２に連結された第１軸５８と、ＥＰＳアクチュエータ１７のホイール１５が設けられた第２軸５９と、その両端がそれぞれこれら第１軸５８及び第２軸５９に連結されたトーションバー６０とにより構成されている。
【００４３】
具体的には、本実施形態では、モータ５２及び伝達比可変装置５１を収容するモータハウジング６１とホイール１５を収容するホイールハウジング６２との間には、センサハウジング６３が設けられており、同センサハウジング６３は、モータシャフト５３の内側に同軸配置された筒状部６４を有している。そして、第１軸５８及び第２軸５９は、それぞれ、その筒状部６４に設けられた軸受６５ａ，６５ｂに軸支されることにより、モータシャフト５３内に配置されている。
【００４４】
本実施形態のトルクセンサ５６は、上記第１の実施形態のトルクセンサ４３と同様に、これら第１軸５８と第２軸５９との間を連結するトーションバー６０と、第１軸５８の外周に設けられたマグネット４８及び第２軸４５の同マグネット４８に対応する位置に設けられた磁気センサ４９とにより構成されている。そして、本実施形態では、これらトルクセンサ５６を構成するマグネット４８及び磁気センサ４９、並びにトーションバー６０の一部（大部分）がモータシャフト５３内に配置されている。尚、このように、本実施形態のトルクセンサ５６の構成は、上記第１の実施形態のトルクセンサ４３の構成と略同一であるため（図２参照）、同トルクセンサ５６を構成する第１軸５８及び第２軸５９の形状、並びにその配置の説明は省略する。
【００４５】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
伝達比可変装置５１の駆動源であるモータ５２は、中空状をなすモータ５２のモータシャフト５３を有し、コラムシャフト２を構成する出力軸５４と同軸に配置される。そして、トルクセンサ５６は、このモータシャフト５３に挿通された出力軸５４に設けられることにより、同モータシャフト５３の内側（筒内）に配置される。
【００４６】
上記構成によれば、波動歯車機構３０の駆動源であるモータ５２をコラムシャフト２（出力軸５４）と同軸配置される同軸モータとし、その中空に形成されたモータシャフト５３の内側にＥＰＳアクチュエータ１７の制御に用いられる操舵トルクを検出するためのトルクセンサ５６を収容することで、ＥＰＳアクチュエータ１７、伝達比可変装置５１、及びトルクセンサ５６が組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を短縮することができる。
【００４７】
（第３の実施形態）
次に、本発明を具体化した第３の実施形態について図面に従い説明する。尚、説明の便宜上、第２の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
図４に示すように、本実施形態の車両用操舵装置７０では、伝達比可変装置７１の駆動源であるモータ７２は、コラムシャフト２と非同軸に配置されている。そして、同モータ７２は、伝達機構７４を介して差動機構２３（波動歯車機構３０）と連結されている。
【００４９】
詳述すると、本実施形態では、波動歯車機構３０の波動発生器３４には、中空状の駆動軸７５が連結されており、同駆動軸７５には、支持軸１０に連結された入力軸７６が挿通されている。本実施形態では、入力軸７６の反ステアリング側端部には、フランジ部７６ａが形成されており、同フランジ部７６ａは、波動歯車機構３０を構成する反ステアリング側のサーキュラスプライン３１と連結されている。そして、ステアリング側のサーキュラスプライン３２は、連結部材７７を介して出力軸７８に連結されている。
【００５０】
尚、本実施形態の出力軸７８の構成は、上記第２の実施形態における出力軸５４の構成と同様であり、同出力軸７８を収容支持するセンサハウジング７９の形状（モータ７２の位置変更に伴うもの）のみが相違する。従って、出力軸７８の構成（第１軸５８、第２軸５９、及びトーションバー６０）、並びに同出力軸７８に設けられたトルクセンサ５６についての説明は省略する。
【００５１】
また、本実施形態では、モータ７２は、アウタチューブ１２と一体に形成されたモータハウジング８０に収容されることにより、コラムシャフト２と略平行に並置されている。尚、本実施形態のモータ７２には、汎用のブラシレスモータが採用されている。本実施形態では、同モータ７２のモータシャフト７３には平歯車８１が固定されており、また波動発生器３４に連結された駆動軸７５の一端にも平歯車８２が固定されている。そして、本実施形態では、これらの平歯車８１，８２が噛合されることにより、モータ７２と波動発生器３４とが駆動連結されている。即ち、本実施形態では、これら一組の平歯車８１，８２により伝達機構７４が構成されている。
【００５２】
ここで、図５及び図６に示すように、本実施形態では、駆動軸７５に設けられた平歯車８２は、硬質層としての金属層８２ａと弾性層としてのゴム層８２ｂとが積層されることにより形成されている。そして、本実施形態では、ゴム層８２ｂは、その外形が、金属層８２ａの外形よりも僅かに大となるように構成されている。即ち、平歯車８２は、その金属層８２ａにより形成された同平歯車８２の歯面８３からゴム層８２ｂの端部が突出するように形成されている。尚、本実施形態では、ゴム層８２ｂは金属層８２ａと略同一形状且つその外形寸法のみが大となるように形成されている。そして、同平歯車８２が相手方の平歯車８１に噛み合う際には、そのゴム層８２ｂが平歯車８１の歯面に対して接触し、その後、同ゴム層８２ｂの弾性変形によって衝撃が減衰されながら両歯面が接触するように構成されている。尚、図５及び図６は、平歯車８２の構成を模式的に示すものであり、実際の形状を表すものではないことはいうまでもない。
【００５３】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）伝達比可変装置７１の駆動源であるモータ７２は、コラムシャフト２と非同軸に配置される。そして、同モータ７２は、伝達機構７４を介して差動機構２３（波動歯車機構３０）と連結されている。上記構成によれば、モータ７２をコラムシャフト２と非同軸に配置することで、伝達比可変装置７１の軸方向長さの短縮化を図ることができる。加えて、汎用モータの使用が可能となることから、併せてコストの低減を図ることができる。
【００５４】
（２）伝達機構７４は、モータシャフト７３、及び波動歯車機構３０の駆動軸７５に固定された一組の平歯車８１，８２により構成される。そして、駆動軸７５側の平歯車８２は、硬質層としての金属層８２ａと弾性層としてのゴム層８２ｂとが積層されてなるとともに、その金属層８２ａにより形成された同平歯車８２の歯面８３からゴム層８２ｂの端部が突出するように形成される。
【００５５】
上記構成によれば、平歯車８１，８２が噛み合う際、先ず、平歯車８１の歯面よりも突出されたゴム層８２ｂが相手方の平歯車８１の歯面に対して接触し、その後、同ゴム層８２ｂの弾性変形によって衝撃が減衰されながら両歯面が接触することになる。これにより、歯面間の当たり音が低下するとともに、バックラッシュの低減を図ることができる。その結果、伝達比可変装置７１の静粛性を向上させることができる。また、ゴム層８２ｂを設けることで、コラムシャフト２とモータシャフト７３との間のクリアランス及び各々に設けられた平歯車８１，８２間のピッチ誤差を吸収することが可能となるため、厳格な組付け精度を要求されることがない。従って、その組付け工程をより容易なものとすることができる。
【００５６】
（第４の実施形態）
次に、本発明を具体化した第４の実施形態について図面に従い説明する。尚、説明の便宜上、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図７に示すように、本実施形態の車両用操舵装置１００においても、上記第１の実施形態の車両用操舵装置１と同様に、その出力軸２２のステアリング側端部に中空部２２ａが形成されており、波動歯車機構３０は、この中空部２２ａ内に配置されている。そして、ＥＰＳアクチュエータ１７のホイール１５は、この中空部２２ａの外周に設けられている。
【００５８】
また、本実施形態では、伝達比可変装置１０１の駆動源であるモータ１０２及びその中空状のモータシャフト１０３は、上記第１実施形態のモータ２４及びそのモータシャフト３５よりも大径に構成されている。そして、入力軸１０４に設けられたトルクセンサ１０５は、このモータシャフト１０３内に配置されている。
【００５９】
詳述すると、本実施形態では、ホイール１５、波動歯車機構３０、及びモータ１０２は、上記第１の実施形態におけるモータハウジング２６及びホイールハウジング２７に相当するモータ／ホイールハウジング１０６内に収容支持されており、モータ１０２は、上記第１の実施形態と同様に波動歯車機構３０のステアリング側において、入力軸１０４と同軸に配置されている。そして、モータシャフト１０３の反ステアリング側の端部は、波動歯車機構３０の波動発生器３４に連結され、同モータシャフト１０３に挿通された入力軸１０４の反ステアリング側の端部は、連結部材１０７を介して波動歯車機構３０を構成する反ステアリング側のサーキュラスプライン３１と連結されている。そして、ステアリング側のサーキュラスプライン３２は、上記第１の実施形態と同様に、出力軸２２の中空部２２ａ内周に固定されている。
【００６０】
また、本実施形態の入力軸１０４は、上記第１の実施形態における支持軸１０及び第１軸４４に相当するＡ軸１０８、同様に第２軸４５に相当するＢ軸１０９、及びその両端がそれぞれこれらＡ軸１０８とＢ軸１０９とに連結されたトーションバー１１０により構成されている。即ち、本実施形態では、ステアリング固定軸８及び入力軸１０４により第１シャフトが、出力軸２２により第２シャフトが構成されている。
【００６１】
具体的には、本実施形態では、モータ／ホイールハウジング１０６は、センサハウジング１１１を介してアウタチューブ１２と接続されており、同センサハウジング１１１は、モータシャフト１０３の内側に同軸配置された筒状部１１２を有している。そして、Ａ軸１０８及びＢ軸１０９は、それぞれ、その筒状部１１２に設けられた軸受１１３，１１４に軸支されることにより、モータシャフト１０３内に配置されている。
【００６２】
本実施形態のトルクセンサ１０５は、上記第１の実施形態のトルクセンサ４３と同様に、これらＡ軸１０８とＢ軸１０９との間を連結するトーションバー１１０と、Ａ軸１０８の外周に設けられたマグネット４８及びＢ軸１０９の同マグネット４８に対応する位置に設けられた磁気センサ４９とにより構成されている。そして、本実施形態では、これらトルクセンサ１０５を構成するマグネット４８及び磁気センサ４９、並びにトーションバー６０の一部（大部分）がモータシャフト１０３内に配置されている。尚、このように、本実施形態のトルクセンサ１０５の構成は、上記第１の実施形態のトルクセンサ４３の構成と略同一であるため（図２参照）、同トルクセンサ１０５を構成するＡ軸１０８及びＢ軸１０９の形状、並びにその配置の説明は省略する。
【００６３】
以上、本実施形態の構成によれば、中空部２２ａに波動歯車機構３０を収容することで該波動歯車機構３０をホイール１５の内側に配置することができ、これによりＥＰＳアクチュエータ１７と伝達比可変装置１０１とが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を短縮することができる。そして、トルクセンサ１０５を中空状のモータシャフト１０３内に配置することで、トルクセンサ１０５をも含めたユニット全体としての軸方向寸法をより短縮することができる。
【００６４】
（第５の実施形態）
次に、本発明を具体化した第５の実施形態について図面に従い説明する。尚、説明の便宜上、上記各実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図８に示すように、本実施形態の車両用操舵装置１２０もまた、上記第１の実施形態の車両用操舵装置１と同様に、その出力軸２２のステアリング側端部に中空部２２ａが形成されており、波動歯車機構３０は、この中空部２２ａ内に配置されている。また、本実施形態では、伝達比可変装置１２１の駆動源であるモータ１２２は、コラムシャフト２と非同軸に配置されている。そして、同モータ１２２は、伝達機構１２３を介して差動機構２３（波動歯車機構３０）と連結されている。
【００６６】
詳述すると、本実施形態では、波動歯車機構３０の波動発生器３４には、中空状の駆動軸１２４が連結されており、入力軸１２５は、この駆動軸１２４に挿通されることにより、波動発生器３４を構成する反ステアリング側のサーキュラスプライン３１と連結されている。尚、本実施形態の入力軸１２５は、上記第４の実施形態における入力軸１０４と略同一の構成を有しており、ホイールハウジング１２６とアウタチューブ１２との間に設けられたセンサハウジング１２７により軸支されている点のみが相違する（図７参照）。このため、同入力軸１０４の具体的構成、及び波動発生器３４との接続形態の説明は省略する。
【００６７】
また、本実施形態では、モータ１２２は、センサハウジング１２７と一体に形成されたモータハウジング１２９に収容されることにより、コラムシャフト２と略平行に並置されている。そして、上記第３の実施形態と同様に（図４参照）、このモータ１２２のモータシャフト１３０に固定された平歯車１３１と上記駆動軸１２４に固定された平歯車１３２とが噛合されることにより、同モータ１２２と波動発生器３４とが駆動連結されている。即ち、本実施形態では、これら一組の平歯車１３１，１３２により伝達機構１２３が構成されている。そして、本実施形態では、モータ１２２側の平歯車１３１に、硬質層（金属層）１３１ａと弾性層（ゴム層）１３１ｂとが積層されてなるとともに硬質層１３１ａにより形成される歯面１３１ｂから弾性層が突出するように形成された積層型の歯車が採用されている（図５及び図６参照）。
【００６８】
以上、本実施形態の構成によれば、中空部２２ａに波動歯車機構３０を収容することで該波動歯車機構３０をホイール１５の内側に配置することができ、これによりＥＰＳアクチュエータ１７と伝達比可変装置１２１とが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を短縮することができる。そして、モータ１２２をコラムシャフト２と非同軸に配置することで、その軸方向寸法をさらに短縮することができる。
【００６９】
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、本発明をコラム型のパワーステアリング装置と伝達比可変装置とがユニット化された車両用操舵装置に具体化した。しかし、設置場所はステアリングコラム（コラムシャフト）に限らず、ステアリングシャフトを構成するその他の場所でもよい。
【００７０】
・上記各実施形態では、ステアリングの回転が入力される入力軸側を第１シャフト、出力軸側を第２シャフトとしたが、入力軸側と出力軸側との配置を反転させた構成を否定するものではない。
【００７１】
・上記第２及び第３の実施形態では、第２シャフトを構成する出力軸５４（７８）にトルクセンサ５６を設けることとしたが、第１シャフトを構成する入力軸側に設ける構成としてもよい。尚、この場合、伝達比可変装置の配置及びその連結形式の最適化を図ることがのぞましい。
【００７２】
・上記各実施形態では、トルクセンサの形式は、トーションバーの両端がそれぞれ連結された第１，２軸（Ａ，Ｂ軸）にマグネット及び磁気センサを設け、磁束変化に基づいてトーションバーの捻れ角を検出する磁気型のトルクセンサとした。しかし、これに限らず、例えばレゾルバ等を用いたトルクセンサとしてもよい。
【００７３】
・上記第３及び第５の実施形態では、駆動軸７５（１２４）及びモータシャフト７３（１３０）に設けられた一組の平歯車８１，８２（１３１，１３２）により伝達機構７４（１２３）を構成した。しかし、これに限るものではなく、はす歯歯車や傘歯車、或いはウォーム＆ホイール等、その他のギヤを組み合わせたものでもよい。
【００７４】
・上記第３（及び第５）の実施形態では、積層型の歯車（平歯車８２（１３１））は、硬質層としての金属層８２ａと弾性層としてのゴム層８２ｂとが各一層積層された二層構造を有することとした（図５及び図６参照）。しかし、これに限らず、例えば、図９に示す積層歯車１４１のように、二層の硬質層１４１ａ，１４１ｃの間に弾性層１４１ｂを挟む等、三層以上の積層構造としたものでもよい。
【００７５】
・また、上記第３（及び第５）の実施形態では、平歯車８２（１３１）のゴム層８２ｂは金属層８２ａと略同一形状且つその外形寸法のみが大となるように形成されるとしたが、硬質層により形成された同平歯車の歯面から弾性層の端部が突出する構成であれば、これに限るものではない。即ち、例えば、図１０（ｂ）に示す積層歯車１４２のように硬質層１４２ａの歯面の側方のみから弾性層１４２ｂが突出する構成でも、図１０（ｂ）に示す積層歯車１４３のように硬質層１４３ａの歯面の側方から弾性層１４３ｂの一部が突出する構成でもよい。そして、図１０（ｃ）（ｄ）に示す積層歯車１４４，１４５のように硬質層１４４ａ（１４５ａ）の歯面の突出された弾性層１４４ｂ（１４５ｂ）が同歯面の内側に没入可能となるように、弾性層１４４ｂ（１４５ｂ）に切欠き１４４ｃ（１４５ｃ）を設けてもよい。
【００７６】
・上記第３及び第５の実施形態では、駆動源であるモータ７２（１２２）は、コラムシャフト２と略平行に並置されることとしたが、これに限らず、設置される空間の形状やＥＰＳアクチュエータ１７のモータ２５との位置関係等に応じて適宜変更してもよい。
【００７７】
次に、以上の実施形態から把握することのできる請求項以外の技術的思想を記載する。
（付記１）ステアリングシャフトに設けられたホイールを駆動することにより操舵系にアシスト力を付与するパワーステアリング装置と、前記ステアリングシャフトを構成する第１シャフトと第２シャフトとの間に設けられた差動機構をモータにて駆動することにより前記第１シャフトと前記第２シャフトとの間の回転伝達比を可変する伝達比可変装置とを備えた車両用操舵装置であって、前記差動機構は、同軸に並置された一対のサーキュラスプラインと、前記各サーキュラスプラインの内側において該各サーキュラスプラインと部分的に噛み合うように同軸配置される筒状のフレクスプラインと、前記モータに駆動されることにより前記フレクスプラインの噛合部を回転させる波動発生器とを備えた波動歯車機構であり、前記波動発生器の駆動シャフトは中空状に形成され、前記第１シャフトは該駆動シャフトに挿通されて前記第２シャフト側に配置されたサーキュラスプラインと連結されるとともに、前記第１シャフト側に配置されたサーキュラスプラインは、前記第２シャフトと連結され、前記モータは前記ステアリングシャフトと非同軸に配置され、前記駆動シャフトは減速機構を介して前記モータと連結されること、を特徴とする車両用操舵装置。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１の実施形態の車両用操舵装置のステアリングコラム近傍の断面図。
【図２】第１の実施形態の車両用操舵装置の拡大断面図。
【図３】第２の実施形態の車両用操舵装置の拡大断面図。
【図４】第３の実施形態の車両用操舵装置の拡大断面図。
【図５】積層型歯車の構成を模式的に示す斜視図。
【図６】積層型歯車の構成を模式的に示す断面図。
【図７】第４の実施形態の車両用操舵装置の拡大断面図。
【図８】第５の実施形態の車両用操舵装置の拡大断面図。
【図９】別例の積層型歯車の構成を模式的に示す断面図。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）別例の積層型歯車の模式図。
【符号の説明】
【００７９】
１，５０，７０，１００，１２０…車両用操舵装置、２…コラムシャフト、８…ステアリング固定軸、１０…支持軸、１５…ホイール、１７…ＥＰＳアクチュエータ、１８，５１，７１，１０１，１２１…伝達比可変装置、２１，７６，１０４，１２５…入力軸、２２，５４，７８…出力軸、２２ａ…中空部、２３…差動機構、２４，５２，７２，１０２，１２２…モータ、３０…波動歯車機構、３１，３２…サーキュラスプライン、３３…フレクスプライン、３４…波動発生器、３５，５３，７３，１０３，１３０…モータシャフト、４３，５６，１０５…トルクセンサ、４６，６０，１１０…トーションバー、７４，１２３…伝達機構、７５，１２４…駆動軸、８１，８２，１３１，１３２…平歯車、８２ａ…金属層、８２ｂ…弾性層、８３…歯面、１４１，１４２，１４３，１４４…積層歯車、１４１ａ，１４１ｃ，１４２ａ，１４３ａ，１４４ａ，１４５ａ…硬質層、１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂ，１４４ｂ，１４５ｂ…弾性層。
【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】
2007125939.tif 000009
【図８】
2007125939.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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