(57)【要約】【課題】１つの電動モータにより駆動力と操舵力を自在に制御することができ、しかも、電力消費が少ない車両用駆動操舵アクチュエータを提供する。【解決手段】車輪駆動ユニット２００は、電動モータ１１の回転を減速して車輪１２へ伝達する第１の遊星ギヤ機構１３を備え、操舵機構２１０は、操舵に応じて作動され、電動モータの回転を増減速する無段変速機１５と、電動モータの回転動力が直接入力される第１入力部、電動モータの回転動力が無段変速機を介して入力される第２入力部および操舵ユニットを操舵する操舵部材に連結された出力部を有する第２の遊星ギヤ機構１７とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、該電動モータの回転によって、車輪を駆動する車輪駆動ユニットと、車輪を操舵する操舵機構とを備えた車両用駆動操舵アクチュエータであって、
前記車輪駆動ユニットは、前記電動モータの回転を減速して前記車輪へ伝達する第１の遊星ギヤ機構を備え、
前記操舵機構は、操舵に応じて前記電動モータの回転を増減速する無段変速機と、前記電動モータの回転動力が前記無段変速機を介して入力される第１入力部、前記電動モータの回転動力が直接入力される第２入力部および車輪に連結され当該車輪を操舵する出力部を有する第２の遊星ギヤ機構とを備えている、
ことを特徴とする車両用駆動操舵アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１において、前記無段変速機は、トロイダル無段変速機により構成されていることを特徴とする車両用駆動操舵アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１において、前記第１の遊星ギヤ機構は、第１サンギヤと第１キャリヤと第１リングギヤを備え、前記第１サンギヤが前記電動モータに連結され、前記第１キャリヤが前記車輪に連結されていることを特徴とする車両用駆動操舵アクチュエータ。
【請求項４】
請求項３において、前記第１リングギヤの回転を自由状態にしたり、固定したりするクラッチ機構と、前記第１リングギヤの回転を自由にするべく前記クラッチ機構を制御するクラッチ制御手段を設けたことを特徴とする車両用駆動操舵アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１において、前記第２の遊星ギヤ機構は、第２サンギヤと第２キャリヤと第２リングギヤを備え、前記第２サンギヤが前記無段変速機を介して前記電動モータに連結され、前記第２キャリヤが前記電動モータに連結され、前記第２リングギヤがステアリングギヤボックスの入力側に連結されていることを特徴とする車両用駆動操舵アクチュエータ。
【請求項６】
請求項２において、前記トロイダル無段変速機のバリエータは、ステアリングホイールの回転を検出するステアリングセンサの出力に応じて作動される電動駆動手段によって回動されることを特徴とする車両用駆動操舵アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの電動モータによって車両を駆動したり操舵したりすることができる車両用駆動操舵アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車輪駆動用の電動モータの動力を利用して、操舵を制御できるようにした車両駆動用アクチュエータとして、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のものは、電動モータと、電動モータの回転を車軸に伝達して車輪を回転駆動する車輪駆動ユニットと、車輪を操舵制御する舵角制御機構とを備え、車輪駆動ユニットは、電動モータの回転を減速して車軸に伝達するとともに、動力を分配可能な遊星ギヤ機構を備え、遊星ギヤ機構によって分配された動力によって、舵角制御機構を作動させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の車両駆動用アクチュエータにおいては、遊星ギヤ機構を用いており、また、減速用に傘歯車が用いられているため、駆動力（駆動回転数）と操舵力（操舵角速度）の比が常に一定となり、駆動力と操舵力を自在に制御することができない。これは、操舵機構を前輪に用いた場合でも、後輪に用いた場合でも、駆動回転数の制約により、操舵速度や操舵力を車両状態に応じて適切に制御することが難しく、車両姿勢を不安定にしたり、運転者に良くないフィーリングを与えたりする。このため、特許文献１に記載のものにおいては、車両走行時の操舵制御を可能としているものの、車両停止時において自在な操舵を行えるようになっている。
【０００５】
しかも、特許文献１に記載のものにおいては、電動モータの一方向の回転に対し、右操舵、左操舵を、２つのクラッチ（４４、４５）にて切替える構成であるため、クラッチ通電による消費電力が大きくなり、高コストとなるとともに、減速用傘歯車の効率の悪さにより、消費電力がさらに大きくなる問題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、１つの電動モータにより駆動力と操舵力を自在に制御することができ、しかも、電力消費が少ない車両用駆動操舵アクチュエータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、電動モータと、該電動モータの回転によって、車輪を駆動する車輪駆動ユニットと、車輪を操舵する操舵機構とを備えた車両用駆動操舵アクチュエータであって、前記車輪駆動ユニットは、前記電動モータの回転を減速して前記車輪へ伝達する第１の遊星ギヤ機構を備え、前記操舵機構は、操舵に応じて前記電動モータの回転を増減速する無段変速機と、前記電動モータの回転動力が前記無段変速機を介して入力される第１入力部、前記電動モータの回転動力が直接入力される第２入力部および車輪に連結され当該車輪を操舵する出力部を有する第２の遊星ギヤ機構とを備えていることである。
【０００８】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記無段変速機は、トロイダル無段変速機により構成されていることである。
【０００９】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項１において、前記第１の遊星ギヤ機構は、第１サンギヤと第１キャリヤと第１リングギヤを備え、前記第１サンギヤが前記電動モータに連結され、前記第１キャリヤが前記車輪に連結されていることである。
【００１０】
請求項４に係る発明の特徴は、請求項３において、前記第１リングギヤの回転を自由状態にしたり、固定したりするクラッチ機構と、前記第１リングギヤの回転を自由にするべく前記クラッチ機構を制御するクラッチ制御手段を設けたことである。
【００１１】
請求項５に係る発明の特徴は、請求項１において、前記第２の遊星ギヤ機構は、第２サンギヤと第２キャリヤと第２リングギヤを備え、前記第２サンギヤが前記無段変速機を介して前記電動モータに連結され、前記第２キャリヤが前記電動モータに連結され、前記第２リングギヤがステアリングギヤボックスの入力側に連結されていることである。
【００１２】
請求項６に係る発明の特徴は、請求項２において、前記トロイダル無段変速機のバリエータは、ステアリングホイールの回転を検出するステアリングセンサの出力に応じて作動される電動駆動手段によって回動されることである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、車輪駆動ユニットは、電動モータの回転を減速して車輪へ伝達する第１の遊星ギヤ機構を備え、操舵機構は、操舵に応じて電動モータの回転を増減速する無段変速機と、電動モータの回転動力が無段変速機を介して入力される第１入力部、電動モータの回転動力が直接入力される第２入力部および車輪に連結され車輪を操舵する出力部を有する第２の遊星ギヤ機構とを備えている。
【００１４】
この構成により、１つの電動モータによって車両を駆動する駆動力と、車両を操舵する操舵力を自在に制御するでき、しかも、無段変速機によって電動モータの回転動力を第２の遊星ギヤ機構の第２入力部に増速あるいは減速して伝達することができるので、走行状態によって正逆転方向に回転される電動モータの回転方向に拘らず、車輪を左右に操舵することができ、車両用駆動操舵アクチュエータを低コストで実現することができるとともに、少ない電力消費で車輪操舵を可能にすることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、無段変速機は、トロイダル無段変速機により構成されているので、レバー等によってバリエータを回動するだけの簡単な構成により、第２の遊星ギヤ機構の第２入力部に電動モータの回転動力を無段の変速比にて入力することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、第１の遊星ギヤ機構は、第１サンギヤと第１キャリヤと第１リングギヤを備え、第１サンギヤが電動モータに連結され、第１キャリヤが車輪に連結されているので、第１の遊星ギヤ機構によって電動モータの回転を高減速比で車輪に伝達することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、第１リングギヤの回転を自由状態にしたり、固定したりするクラッチ機構と、第１リングギヤの回転を自由にするべくクラッチ機構を制御するクラッチ制御手段を設けたので、車輪を停止した状態で、電動モータを駆動して据切操舵を行うことができる。
【００１８】
請求項５に係る発明によれば、第２の遊星ギヤ機構は、第２サンギヤと第２キャリヤと第２リングギヤを備え、第２サンギヤが無段変速機を介して電動モータに連結され、第２キャリヤが電動モータに連結され、第２リングギヤがステアリングギヤボックスの入力側に連結されているので、無段変速機による無段変速によって第２サンギヤと第２キャリヤとの回転数差を自在に制御することができ、電動モータの一方向の回転によって第２リングギヤを正逆転することができ、右操舵あるいは左操舵を得ることができる。
【００１９】
請求項６に係る発明によれば、トロイダル無段変速機のバリエータは、ステアリングホイールの回転を検出するステアリングセンサの出力に応じて作動される電動駆動手段によって回動されるので、ステアバイワイヤ式の操舵ユニットに適合した車両用駆動操舵アクチュエータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用駆動操舵装置の全体を示す概要図である。
【図２】図１に示す車両用駆動操舵装置に制御ブロック図を併記した図である。
【図３】実施の形態に係るトロイダル無段変速機を示す概要図である。
【図４】トロイダル無段変速機のレバー位置と入力回転数および出力回転数の関係を示す図である。
【図５】トロイダル無段変速機と第２の遊星ギヤ機構の回転数の関係を示す図である。
【図６】実施の形態に係るクラッチ機構を制御するクラッチ制御手段を示す図である。
【図７】クラッチ制御手段の変形例を示す図である。
【図８】ステアバイワイヤシステムを示す図である。
【図９】車両を駆動および操舵するフローチャートを示す図である。
【図１０】トロイダル無段変速機のレバー位置と入力トルクおよび出力トルクの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る車両用駆動操舵アクチュエータの概要図を示すもので、当該車両用駆動操舵アクチュエータ１０は、主として、電動モータ１１と、電動モータ１１によって駆動され、駆動車輪１２を回転駆動する第１の遊星ギヤ機構１３と、レバー１４の操作によって減速比が変化されるトロイダル無段変速機１５と、電動モータ１１およびトロイダル無段変速機１５によって駆動され、ステアリングギヤボックス１６を操舵する第２の遊星ギヤ機構１７と、第１の遊星ギヤ機構１３のリングギヤの回転を規制あるいは許容するクラッチ機構１８とを有している。
【００２２】
電動モータ１１は、左右の駆動車輪１２内にそれぞれ組み込まれたインホイールモータからなり、固定子としてのステータと、ステータの内周に配置された回転子としてのロータとを有している。
【００２３】
第１の遊星ギヤ機構１３は、同一の軸線の回りにそれぞれ回転可能に支持された第１サンギヤ２１、第１リングギヤ２２および第１キャリヤ２３と、第１キャリヤ２３に回転可能に支持された第１遊星ギヤ２４とによって構成されている。第１遊星ギヤ２４は、第１サンギヤ２１と第１リングギヤ２２とに同時に噛合い、第１サンギヤ２１の周りを公転可能かつ自転可能である。
【００２４】
第１サンギヤ２１は、電動モータ１１の出力軸２５に連結され、出力軸２５と一体的に回転駆動される。第１キャリヤ２３は、駆動車輪１２の車輪駆動軸２６に連結され、第１キャリヤ２３の回転によって車輪駆動軸２６を介して駆動車輪１２が回転駆動される。電動モータ１１は、車両の走行状態に応じて、正回転あるいは逆回転され、これによって、駆動車輪１２が正逆回転されて車両が前進後退される。
【００２５】
クラッチ機構１８は、図６に示すように、ハウジング２７と、ハウジング２７内に収容された多板クラッチ２８を有し、多板クラッチ２８の内側クラッチプレート２８ａが第１リングギヤ２２の外周に形成されたスプラインに回転係合され、外側クラッチプレート２８ｂがハウジング２７の内周に形成されたスプラインに回転係合されている。多板クラッチ２８は、後述する構成のクラッチ制御手段３０によって締結されたり、締結が解除されるようになっており、通常は、多板クラッチ２８が締結されて、第１リングギヤ２２が固定状態に保持されている。
【００２６】
第２の遊星ギヤ機構１７は、同一の軸線の回りにそれぞれ回転可能に支持された第１入力部をなす第２サンギヤ３１と、第２入力部をなす第２キャリヤ３２と、出力部をなす第２リングギヤ３３と、第２キャリヤ３２に回転可能に支持された第２遊星ギヤ３４とによって構成されている。第２遊星ギヤ３４は、第２サンギヤ３１と第２リングギヤ３３とに同時に噛合い、第２サンギヤ３１の周りを公転可能かつ自転可能である。第２キャリヤ３２は、電動モータ１１の出力軸２５に連結され、出力軸２５と一体的に回転駆動されるようになっている。
【００２７】
トロイダル無段変速機１５の入力軸３５は、電動モータ１１の出力軸２５に連結され、トロイダル無段変速機１５の出力軸３６は、第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１に連結されている。トロイダル無段変速機１５は、よく知られたもので、図３に示すように、レバー１４の回転角度を制御することにより、レバー１４に一体的に連結されたバリエータ３７が回転され、これによって、入力軸３５の回転が無段階に変速されて出力軸３６に伝達されるようになっている。
【００２８】
このように、電動モータ１１の回転動力は、第１の遊星ギヤ機構１３の第１サンギヤ２１および第２の遊星ギヤ機構１７の第２キャリヤ３２にそれぞれ直接配分されると同時に、第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ２１にトロイダル無段変速機１５を介して配分される。
【００２９】
トロイダル無段変速機１５のバリエータ３７の回転中心部には、バリエータ３７の角度を検出するバリエータ角度センサ３８が設けられている。図４に、レバー１４の角度位置に対する無段変速機１５の入力軸３５と出力軸３６の回転数の関係を示す。図３において、ポジションＡはレバー１４の中立位置を示し、中立位置においては、入力軸３５と出力軸３６の回転数は同じとなり、レバー１４をポジションＡからポジションＢに作動させると、入力軸３５の回転が減速されて出力軸３６に伝達され、反対に、レバー１４をポジションＡからポジションＣに作動させると、入力軸３５の回転が増速されて出力軸３６に伝達される。
【００３０】
上記したように、電動モータ１１の回転動力は、第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１および第２キャリヤ３２に分割的に配分され、第２キャリヤ３２には直接、第２サンギヤ３１にはトロイダル無段変速機１５を経由して回転が伝達されることにより、第２の遊星ギヤ機構１７の第２リングギヤ３３は、第２サンギヤ３１の回転数と第２キャリヤ３２の回転数との差に基づいて正逆回転される。
【００３１】
第２リングギヤ３３は、減速および方向変換ギヤ４０を介して、ステアリングギヤボックス１６の入力軸をなすステアリングシャフト４１に連結されている。操舵ユニット２１１は、図８に示すように、ステアリングホイール４２と操舵車輪４３が機械的に分離され、ステアリングホイール４２の回転が電気信号を介して操舵車輪４３に伝達されるステアバイワイヤ式の操舵ユニットによって構成されている。なお、ＦＦ式の車両においては、操舵車輪４３と駆動車輪１２は同じものとなる。
【００３２】
ステアリングギヤボックス１６には、図示してないが、ステアリングシャフト４１に連結されたラックピニオン機構が収容され、ラックピニオン機構のラック軸の両端には、タイロッド４４ａ、４４ｂが連結されている。タイロッド４４ａ、４４ｂには、図略のナックルアームを介して左右の操舵車輪４３がそれぞれ連結され、ラック軸およびタイロッド４４ａ、４４ｂの軸方向移動により、操舵車輪４３が右あるいは左に転舵されるようになっている。ステアバイワイヤ式の操舵ユニット２１１は、図８に示すように、ステアリングホイール４２の操舵を検出するステアリングセンサ４６と、タイロッド４４ａ、４４ｂの軸方向移動によって転舵される操舵車輪４３の舵角を検出する舵角センサ４７（図１参照）と、トロイダル無段変速機１５のバリエータ３７に連結されたレバー１４を回動する電動駆動手段としての電動アクチュエータ４８を有している。
【００３３】
上記した電動モータ１１および第１の遊星ギヤ機構１３によって、駆動車輪１２を駆動する車輪駆動ユニット２００を構成している。また、電動モータ１１、第２の遊星ギヤ機構１７、トロイダル無段変速機１５によって、操舵車輪４３を操舵する操舵機構２１０を構成している。
【００３４】
電動モータ１１のステータ１５の図略のコイルには、図２に示すように、車両運動制御用のＥＣＵ５０によって制御されるインバータ５１より電圧が印加されるようになっている。ＥＣＵ５０には、イグニッションスイッチのＯＮ、ＯＦＦ信号ＩＧ、車速信号ＳＰＤ、アクセル開度信号ＡＣＣおよびバッテリー充電状態信号ＳＯＣが入力されるようになっており、各種信号に応じてインバータ５１が制御され、電動モータ１１の回転が制御される。なお、図中５２は、電動モータ駆動用のバッテリーを示す。
【００３５】
従って、ステアリングホイール４２の操舵がステアリングセンサ４６によって検出されると、ＥＣＵ５０によって電動アクチュエータ４８がステアリングセンサ４６の信号に応じて作動され、レバー１４の角度位置を図４のポジションＡ（中立位置）からポジションＢあるいはポジションＣ方向に所定角度作動させ、電動モータ１１の回転を増速あるいは減速して第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１に伝達する。すなわち、ステアリングホイール４２が例えば右方向に操作されると、電動アクチュエータ４８によってレバー１４がポジションＡからポジションＢ方向に作動され、反対に、左方向に操作されると、電動アクチュエータ４８によってレバー１４がポジションＡからポジションＣ方向に作動される。レバー１４がポジションＢあるいはポジションＣに作動されると、電動モータ１１の回転が増速あるいは減速されて第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１に伝達され、第２サンギヤ３１と第２キャリヤ３２との回転数に差異がもたらされて、方向変換ギヤ４０が作動される。
【００３６】
図５は、第２の遊星ギヤ機構１７とトロイダル無段変速機１５の回転数の関係を示すものである。第２の遊星ギヤ機構１７への電動モータ１１の回転入力が、例えば、正転方向とすると、トロイダル無段変速機１５の入力軸３５にも正転方向の回転入力が与えられる。トロイダル無段変速機１５は、図３に示すレバー１４の角度位置により、無段の変速比にて、正転方向または逆転方向のどちらの方向にも第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１に入力される。また、電動モータ１１の回転入力は第２の遊星ギヤ機構１７の第２キャリヤ３２に直接入力される。これにより、第２の遊星ギヤ機構１７の第２リングギヤ３３は、電動モータ１１の一方向の回転にも係わらず、トロイダル無段変速機１５のレバー１４の角度位置により、正転方向または逆転方向に回転する。
【００３７】
図５においては、中央の縦軸は、電動モータ１１の回転数、すなわち、第２の遊星ギヤ機構１７の第２キャリヤ３２の回転数を示す。また、左側の縦軸は、トロイダル無段変速機１５の出力軸３６の回転数、すなわち、第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１の回転数を示す。さらに、右側の縦軸は、ステアリングギヤボックス１６の入力回転数、すなわち、第２の遊星ギヤ機構１７の第２リングギヤ３３の回転数を示す。
【００３８】
図５より明らかなように、電動モータ１１は走行状態によりＮ２の範囲内で正逆転方向に回転されるが、第２キャリヤ３２（トロイダル無段変速機１５の出力軸３６）は、電動モータ１１による入力回転方向に拘らず、Ｎ１の範囲内で正回転、逆回転が無段階に可能となり、これにより、第２リングギヤ３３がＮ３の範囲内で正回転、逆回転され、右操舵あるいは左操舵を可能にできる。
【００３９】
図６は、クラッチ機構１８を制御するクラッチ制御手段３０の一例を示すもので、電動モータ１１を冷却する油圧ポンプの油圧を利用して、油圧ピストンにより多板クラッチ２８を加圧することにより、クラッチ機構１８を入切（締結、解除）できるようにしている。
【００４０】
すなわち、電動モータ１１の出力軸２５には、電動モータ１１を冷却するための油圧ポンプ５４が連結されている。電動モータ１１の回転によって油圧ポンプ５４が駆動されると、リザーバ５５より冷却油が汲み上げられ、冷却油供給通路５７を介して電動モータ１１の冷却系に冷却油が供給される。冷却油供給通路５６には、クラッチ制御通路５８が分岐され、クラッチ制御通路５８は絞り通路５９を介して、多板クラッチ２８と油圧ピストン５３との間に形成された油圧作動室６０に接続されている。クラッチ制御通路５８には、油圧作動室６０と絞り通路５９との間にリザーバ５５に連通する排出通路６１が接続され、この排出通路６１中に、ＥＣＵ５０からの信号に基づいて開度が制御されるリニアソレノイドバルブからなるクラッチ制御バルブ６２が設けられている。
【００４１】
クラッチ制御バルブ６２は、通常閉止されており、これによって、クラッチ機構１８の油圧作動室６０には所定圧の油圧が導入され、クラッチ機構１８の多板クラッチ２８を締結して、第１の遊星ギヤ機構１３の第１リングギヤ２２を固定状態に保持している。しかるに、ＥＣＵ５０からのクラッチ制御信号によって、クラッチ制御バルブ６２が開放されると、クラッチ機構１８の油圧作動室６０に導入される油圧が低下され、クラッチ機構１８の多板クラッチ２８の締結が解除されて、第１リングギヤ２２はフリーに回転できる状態となる。
【００４２】
このように、クラッチ機構１８の油圧作動室６０に、クラッチ制御バルブ６２によって所定圧の油圧を導入することにより、多板クラッチ２８を所定の圧力で締結して、第１の遊星ギヤ機構１３の第１リングギヤ２２を固定状態に保持し、通常の走行時の最大駆動力では、多板クラッチ２８がスリップしないようにしている。しかしながら、駆動車輪１２に予期せぬ回転トルクが入力され、多板クラッチ２８の締結力以上のトルクが作用すると、多板クラッチ２８がスリップする。これによって、第１の遊星ギヤ機構１３やその他のアクチュエータ内部構成部品の破損を防止するようにしている。
【００４３】
なお、クラッチ制御手段３０は、上記した電動モータ１１を冷却する油圧ポンプの油圧を利用するものに限定されるものではなく、図７に示すように、電動モータ１１とは別の回転モータ６３によって、クラッチ機構１８の多板クラッチ２８を締結および締結解除するものであってもよい。
【００４４】
図７において、クラッチ機構１８のハウジング２７の内周にはねじ部２７ａが形成され、このねじ部２７ａに多板クラッチ２８を押圧する加圧部材６４の外周がねじ係合されている。加圧部材６４の内周にはギヤ部６４ａが形成され、このギヤ部６４ａに噛合うギヤ６５が回転モータ６３の出力軸に設けられている。これにより、回転モータ６３の回転によりギヤ６５を介して加圧部材６４が、ねじ作用によって回転と同時に軸方向移動されることにより、多板クラッチ２８が締結、あるいは締結解除される。
【００４５】
上記した実施の形態において、電動モータ１１が正転あるいは逆転駆動されると、電動モータ１１の回転は、第１の遊星ギヤ機構１３の第１サンギヤ２１に伝達される。同時に、電動モータ１１の回転は、第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１にトロイダル無段変速機１５を介して伝達されるとともに、第２キャリヤ３２に直接伝達される。
【００４６】
通常時は、クラッチ機構１８が締結されて、第１の遊星ギヤ機構１３の第１リングギヤ２２が固定状態に保持されているため、電動モータ１１によって第１サンギヤ２１が回転駆動されると、第１キャリヤ２３に支持された第１遊星ギヤ２４が第１リングギヤ２２に噛合いながら公転運動され、第１キャリヤ２３が所定の減速比で減速回転される。これにより、車輪駆動軸２６を介して駆動車輪１２が回転駆動され、車両が電動モータ１１の回転数に応じた速度で前進あるいは後退走行される。
【００４７】
一方、車両の直進走行時においては、電動モータ１１の回転数に対し、第２の遊星ギヤ機構１７のギヤ比により算出された適切な回転数を、第２サンギヤ３１へ与えるべく、レバー１４を適切な位置に保持することにより、第２リングギヤ３３は静止状態に保持され、ステアリングシャフト４１は回転されず、ステアリングギヤボックス１６は中立状態に保持されている。
【００４８】
しかる状態で、ステアリングホイール４２が、例えば右回りに回転操作されると、これがステアリングセンサ４６によって検出され、ステアリングセンサ４６の出力信号に基づいて電動アクチュエータ４８が、レバー１４を前述の直進走行時の位置からポジションＢ方向に作動させる。かかるレバー１４のポジションＡからポジションＢ方向への作動により、トロイダル無段変速機１５のバリエータ３７が図３の反時計回りに回動され、トロイダル無段変速機１５の入力軸３５の回転が出力軸３６に変速（減速）して伝えられる。
【００４９】
これによって、第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１の回転数が、第２キャリヤ３２の回転数より低くなるため、第２サンギヤ３１と第２キャリヤ３２との回転差によって方向変換ギヤ４０が一方向に回動され、ステアリングギヤボックス１６のタイロッド４４ａ、４４ｂを介して操舵車輪４３が右方向に転舵される。
【００５０】
反対に、ステアリングホイール４２が、左回りに回転操作されると、ステアリングセンサ４６の出力信号に基づいて電動アクチュエータ４８が、前記と反対に、レバー１４を前述の直進走行時の位置からポジションＣ方向に作動させる。かかるレバー１４のポジションＡからポジションＣ方向への作動により、トロイダル無段変速機１５のバリエータ３７が図３の反時計回りに回動され、トロイダル無段変速機１５の入力軸３５の回転が出力軸３６に増速して伝えられる。
【００５１】
これによって、第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１の回転数が、第２キャリヤ３２の回転数より高くなるため、第２サンギヤ３１と第２キャリヤ３２との回転差によって方向変換ギヤ４０が前記と逆方向に回動され、ステアリングギヤボックス１６のタイロッド４４ａ、４４ｂを介して操舵車輪４３が左方向に転舵される。
【００５２】
ただし、上記した本例では、レバー１４のポジションＢへの作動により右方向に転舵、レバー１４のポジションＣへの作動により左方向に転舵されると記したが、方向変換ギヤ４０の構成、ステアリングギヤボックス１６の内部構成により、それぞれ逆方向に転舵される場合もある。
【００５３】
ところで、車両の停止状態において、クラッチ機構１８の締結を解除することにより、第１の遊星ギヤ機構１３の第１リングギヤ２２がフリーで回転できるように制御される。従って、ステアリングホイール４２の操作に基づいて、電動モータ１１が駆動され、第１の遊星ギヤ機構１３の第１サンギヤ２１が回転駆動されても、第１リングギヤ２２の回転によって、第１キャリヤ２３は回転することなく、駆動車輪１２を静止状態に保持することができ、据切操舵が可能となる。
【００５４】
次に、上記した実施の形態における車両の駆動および操舵の動作を、図９のフローチャートに基づいて説明する。かかるフローチャートはイグニッションスイッチがＯＮされることに基づいて実行される。
【００５５】
まず、ステップ１００において、ＥＣＵ５０のメモリに記憶された変数をイニシャライジング（初期化）し、次いでステップ１０２で、ＥＣＵ５０に入力された車速ＳＰＤが読込まれる。ステップ１０４では、車速ＳＰＤが０であるか否かが判別され、０（ＹＥＳ）である場合には、ステップ１１２に移行してクラッチ機構１８がフリー回転できるように制御される。すなわち、車速が０の場合には、図６に示すクラッチ制御手段３０のクラッチ制御バルブ６２が開口制御され、第１のリングギヤ２２がフリーに回転できるように、クラッチ機構１８の多板クラッチ２８の締結が解除され、後述するステップ１２０に移行される。
【００５６】
ステップ１０４における判別結果がＮＯの場合には、ステップ１０６において、ＥＣＵ５０に入力されたアクセル開度ＡＣＣが読込まれ、続くステップ１０８において、アクセル開度ＡＣＣが０であるか否かが判別され、０（ＹＥＳ）である場合には、上記したステップ１１２に移行して、第１のリングギヤ２２がフリーに回転できるように、クラッチ機構１８の多板クラッチ２８の締結が解除される。ステップ１０８における判別結果がＮＯの場合には、ステップ１１０に移行され、クラッチ機構１８が締結される。すなわち、クラッチ制御手段３０のクラッチ制御バルブ６２が閉止制御されて、多板クラッチ２８が締結され、第１の遊星ギヤ機構１３の第１のリングギヤ２２が静止状態に固定される。
【００５７】
次いで、ステップ１１４において、電動モータ１１の目標回転数がアクセル開度ＡＣＣに応じて算出され、ステップ１１６では、電動モータ１１の回転数が算出された目標回転数に近づく方向に回転制御される。続いて、ステップ１１８では、電動モータ１１の実回転数が、ステップ１１２で算出された目標回転数に等しくなったか否かが判別され、ＮＯの場合には、ステップ１１６に戻って電動モータ１１の回転制御が続行される。電動モータ１１の実回転数が目標回転数に等しくなると、ステップ１１８における判別結果がＹＥＳとなり、ステップ１２０に進む。
【００５８】
このように、電動モータ１１がアクセル開度ＡＣＣに応じた目標回転数に回転制御されることにより、電動モータ１１の回転が第１の遊星ギヤ機構１３によって減速回転される駆動車輪１２も、アクセル開度ＡＣＣに応じた回転数（回転速度）で駆動され、車両はアクセル開度に応じた速度で走行される。すなわち、電動モータ１１によって第１のサンギヤ２１が回転されると、第１のキャリヤ２３に支持された遊星ギヤ２４が第１のリングギヤ２２に噛合いながら公転運動されることにより、第１のキャリヤ２３が所定の減速比で減速回転され、駆動車輪１２が回転駆動されて、車両が電動モータ１１の回転数に応じた速度で走行される。
【００５９】
ところで、車両の走行中にステアリングホイール４２が回転操作されると、ステアリングホイール４２の操作量（操作角）がステアリングセンサ４６によって検出され、ステップ１２０においてステアリングホイール４２の操作量に応じた操舵角の目標値が読み込まれる。次いで、ステップ１２２においては、操舵角を目標値に制御するに必要な第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１の回転数が推計される。続いて、ステップ１２４においては、ステップ１２２で推計された第２サンギヤ３１の回転数を得るに必要な無段変速機１５のレバー１４の目標角が算出され、これに基づいてステップ１２６において、電動アクチュエータ４８によりレバー１４が目標角に制御される。
【００６０】
これにより、レバー１４によって無段変速機１５のバリエータ３７が回転され、バリエータ３７の回転に応じた所定の増速比あるいは減速比で入力軸３５の回転が出力軸３６に伝達され、第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１がステップ１２２で推計された回転数に回転制御される。
【００６１】
従って、電動モータ１１の回転が第２キャリヤ３２に直接伝えられるのに対し、第２サンギヤ３１が目標操舵角に応じた回転数に回転制御されることにより、無段変速機１５の制御によって、第１サンギヤ３１と第２キャリヤ３２が異なる回転数で回転できるようになり、第２の遊星ギヤ機構１７の第２リングギヤ３３が、一方向（右方向）あるいはそれと反対方向（左方向）に回転される。
【００６２】
このようにして、ステアリングホイール４２の右方向（左方向）の回転操作により、第２の遊星ギヤ機構１７の第２リングギヤ３３が、一方向（他方向）に回転されると、方向変換ギヤ４０を介してステアリングギヤボックス１６が作動され、タイロッド４４ａ、４４ｂが一方向（他方向）に移動され、図略のナックルアームを介して操舵車輪４３が右方向（左方向）に転舵される。
【００６３】
操舵車輪４３の実舵角は舵角センサ４７によって検出され、ステップ１２８において、舵角センサ４７によって検出された実舵角が、上記ステップ１２０で読み込まれた目標舵角に等しくなったか否かが判別され、判別結果がＮＯの場合には、ステップ１２６の処理が続行され、ＹＥＳになると、ステップ１０２に戻って新たに車速が読み込まれ、上記した動作を繰り返す。
【００６４】
なお、電動モータ１１の回転数とトルクは逆数の関係となり、レバー１４の角度位置に対する無段変速機１５の入力軸３５と出力軸３６のトルクの関係は、図１０に示すようになる。すなわち、図１０においては、上記した図４とは逆に、レバー１４をポジションＡからポジションＢ方向に作動させると、出力軸３６に伝達されるトルクは増大し、レバー１４をポジションＡからポジションＣ方向に作動させると、出力軸３６に伝達されるトルクは減少する。
【００６５】
従って、図９で述べたステップ１１４〜１１８において、電動モータ１１の目標回転数を算出する代わりに、電動モータ１１の目標トルクを算出して、その目標トルクに一致するまで電動モータ１１を回転制御するようにしてもよい。
【００６６】
上記した実施の形態によれば、車輪駆動ユニット２００は、電動モータ１１の回転を減速して駆動車輪１２へ伝達する第１の遊星ギヤ機構１３を備え、操舵機構２１０は、操舵に応じて電動モータ１１の回転を増減速するトロイダル無段変速機１５と、電動モータ１１の回転動力がトロイダル無段変速機１５を介して入力される第２サンギヤ３１、電動モータ１１の回転動力が直接入力される第２キャリヤ３２および操舵車輪４３に連結され操舵車輪４３を操舵する第２リングギヤ３３を有する第２の遊星ギヤ機構１３とを備えている。
【００６７】
この構成により、トロイダル無段変速機１５によって電動モータ１１の回転動力を第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１に増速あるいは減速して伝達することができるので、１つの電動モータ１１によって駆動車輪１２を駆動する駆動力と、操舵車輪４３を操舵する操舵力を自在に制御することができる。しかも、無段変速機１５によって電動モータ１１の回転動力を第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１に増速あるいは減速して伝達することができるので、走行状態によって正逆転方向に回転される電動モータ１１の回転方向に拘らず、操舵車輪４３を左右に操舵することができ、車両用駆動操舵アクチュエータ１０を低コストで実現することができるとともに、少ない電力消費で車輪操舵を可能にすることができる。
【００６８】
さらには、トロイダル無段変速機１５のバリエータ３７をレバー等によって回動するだけの簡単な構成により、操舵車輪４３を左右に操舵することができるので、車両用駆動操舵アクチュエータ１０を低コストで実現することができるとともに、少ない電力消費で操舵車輪４３の操舵を可能にすることができる。
【００６９】
また、上記した実施の形態によれば、第１遊星ギヤ機構１３の第１リングギヤ２２の回転を自由状態にしたり、固定したりするクラッチ機構１４と、第１リングギヤ２２の回転を自由にするべくクラッチ機構１４を制御するクラッチ制御手段３０を設けたので、駆動車輪１２を停止した状態で、電動モータ１１を駆動して操舵車輪４３を据切操舵することができる。
【００７０】
上記した実施の形態においては、無段変速機１５としてトロイダル無段変速機を用いた例について述べたが、本発明は、トロイダル無段変速機１５に限定されるものではなく、例えば、直径が変化する２つのプーリにベルトを通したベルト式ＣＶＴ等の無段変速機を用いてもよい。
【００７１】
また、上記した実施の形態においては、第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１に無段変速機１５を介して電動モータ１１を連結し、第２キャリヤ３２に電動モータ１１を直接連結し、第２リングギヤ３３をステアリングギヤボックス１６に連結したが、第２の遊星ギヤ機構１７の第２サンギヤ３１、第２キャリヤ３２および第２リングギヤ３３のうちの何れか２つを、電動モータ１１の回転動力が入力される入力部とし、残りの１つを操舵車輪４３を操舵するための出力部としてもよい。
【００７２】
さらに、上記した実施の形態においては、本発明の車両用駆動操舵アクチュエータ１０を、ステアバイワイヤ式の操舵ユニット２１１に用いた例について述べたが、本発明は、ステアバイワイヤ式の操舵ユニット２１１に限定されるものではなく、ステアリングホイール４２と操舵車輪４３とを機械的に連結した構成の操舵ユニットにも適用可能である。
【００７３】
斯様に、本発明は上記した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明に係る車両用駆動操舵アクチュエータは、電動モータによって作動される車輪駆動ユニットと操舵機構を備えた車両に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００７５】
１０…車両用駆動操舵システム、１１…電動モータ、１２…駆動車輪、１３…第１の遊星ギヤ機構、１４…コントロールレバー、１５…トロイダル無段変速機、１６…ステアリングギヤボックス、１７…第２の遊星ギヤ機構、１８…クラッチ機構、２１…第１サンギヤ、２２…第１リングギヤ、２３…第１キャリヤ、２４…第１遊星ギヤ、２５…出力軸、２６…車輪駆動軸、３１…第２サンギヤ、３２…第２キャリヤ、３３…第２リングギヤ、３４…第２遊星ギヤ、３５…入力軸、３６…出力軸、３７…バリエータ、４１…ステアリングシャフト、４２…ステアリングホイール、４３…操舵車輪、４６…ステアリングセンサ、４８…電動駆動手段（電動アクチュエータ）、２００…車輪駆動ユニット、２１０…操舵機構、２１１…操舵ユニット。
【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】
2012158311.tif 000009
【図８】
2012158311.tif 000010
【図９】
2012158311.tif 000011
【図１０】
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