JP2010052508A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングシャフトと、伝達比可変機構のうちステアリングシャフトに連結される部材との間で十分なトルクを伝達できるとともに、両者間にがたつきが生じることを防止でき、さらには両者が軸方向に抜けることを確実に規制でき、且つ小型化を達成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】伝達比可変機構５は、第１のシャフト１１が嵌合される入力部材２０と、第２のシャフト２２が嵌合される出力部材２２と、これらの部材２０，２２を差動回転可能に連結する内輪３９１とを含む。第１のシャフト１１と入力部材２０は、第１の連結要素としてのスプライン嵌合部１３８によって連結されているとともに、第２の連結要素としてのタイトフィット部１３７によって連結されており、さらに、第３の連結要素としてのプッシュナット１２１によって、第１のシャフト１１からの入力部材２０の離脱が防止されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

入力回転角に対する出力回転角の比としての伝達比を変化することのできる伝達比可変機構として、揺動歯車機構を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
揺動歯車機構は、互いに対向する第１および第４歯車と、第１および第４歯車の間に配置され第１および第４歯車に対して傾斜した揺動歯車と、を備えている。揺動歯車は、第１歯車に噛合する第２歯車と、第４歯車に噛合する第３歯車とを含んでいる。第４歯車は、出力軸に嵌合されている。
特開２００８−１３３８６１号公報

揺動歯車機構を車両用操舵装置に適用する場合には、出力軸は、舵取り機構に連なるステアリングシャフトとして機能する。第４歯車と出力軸との結合構造は、両者間でがたつきを生じないようなものが好ましい。また、車両用操舵装置の全長を短くしたいという要請がある。さらに、出力軸に対して第４歯車が軸方向に抜けることが確実に規制されていることが好ましい。

そこで、本発明は、ステアリングシャフトと、伝達比可変機構のうちステアリングシャフトに連結される部材との間で十分なトルクを伝達できるとともに、両者間にがたつきが生じることを防止でき、さらには両者が軸方向に抜けることを確実に規制でき、且つ小型化を達成することのできる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）の操舵角（θ１）に対する転舵輪（４Ｌ，４Ｒ）の転舵角（θ２）の比である伝達比（θ２／θ１）を変更可能な伝達比可変機構（５）を備え、上記伝達比可変機構は、第１の軸線（Ａ）上に中心軸線を有し一方が入力軸（１１）を構成し他方が出力軸（１２）を構成する一対の軸と、上記一対の軸のそれぞれと同行回転可能に嵌合され一方が入力部材（２０）を構成し他方が出力部材（２２）を構成する一対の筒状部材と、上記一対の筒状部材を差動回転可能に連結し、上記第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線（Ｂ）の回りに回転可能な中間部材（３９１）と、を含み、上記一対の軸の少なくとも一方と対応する筒状部材とを連結する第１（１３８，１５８）、第２（１３７，１５７）および第３の連結要素（１２１，１４１）を備え、第１の連結要素は、スプライン嵌合部またはセレーション嵌合部を含み、第２の連結要素は、ルーズフィット部またはタイトフィット部を含み、第３の連結要素は、上記一対の軸の上記少なくとも一方に係止され、上記対応する筒状部材の離脱を防止するプッシュナットを含むことを特徴とする車両用操舵装置（１）を提供する（請求項１）。

本発明によれば、第２の連結要素として、ルーズフィット部またはタイトフィット部を設けていることにより、一対の軸の少なくとも一方と対応する筒状部材との間のすき間を詰めることができ、両者間にがたつきが生じることを防止できる。また、第１の連結要素としてスプライン嵌合部またはセレーション嵌合部を設けている。これにより、一対の軸の少なくとも一方と対応する筒状部材との間に大トルクが入力されたときでも、第２の連結要素と協働して第１の連結要素で大トルクを伝達することができ、十分なトルク伝達容量を確保できる。また、第３の連結要素としてプッシュナットを設けていることにより、一対の軸の少なくとも一方から対応する筒状部材が離脱することを防止できる。しかも、第２の連結要素は大トルクを伝達する必要がないので全長を短くでき、また、プッシュナットは通常薄肉である。これにより、装置の全長の短縮化を通じて装置の小型化、軽量化および部品コスト低減を達成できる。

また、本発明において、上記対応する筒状部材に対応する軸が装着される方向（Ｄ１，Ｄ２）に関して、第１の連結要素、第２の連結要素および第３の連結要素の順に配置されている場合がある（請求項２）。
この場合、対応する筒状部材に対応する軸が装着される方向に関して、第１の連結要素としてのスプライン嵌合部またはセレーション嵌合部が上流側に配置される。これにより、対応する筒状部材を対応する軸に装着する際に、スプライン嵌合部またはセレーション嵌合部を視認し易くできる。これにより、対応する筒状部材と対応する軸の周方向に関する位相合わせを行い易くできる。

また、本発明において、上記一対の軸の上記少なくとも一方は、軸端（１１ｂ，１２ａ）に設けられた小径部（１３１，１５１）と、上記小径部に隣接する大径部（１３２，１５２）と、上記大径部および小径部の間に形成された環状の位置決め段部（１２４，１４４）とを含み、上記小径部に上記プッシュナットが嵌合され、上記対応する筒状部材は、上記大径部にスプライン嵌合またはセレーション嵌合した筒状部（２０２，２２２）と、上記筒状部から径方向内方に延び、上記小径部の外周にルーズフィットまたはタイトフィットで嵌合された環状の延設部（２０３，２２３）とを含み、上記延設部が、上記プッシュナットと上記位置決め段部との間に挟持されている場合がある（請求項３）。

この場合、対応する筒状部材の延設部が、プッシュナットと位置決め段部との間に挟持されている。これにより、対応する筒状部材が対応する軸に対して軸方向に移動することを確実に規制できる。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施の形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる伝達比可変機構を備える車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト３等を介して左右の転舵輪４Ｌ，４Ｒのそれぞれに与えて転舵を行うものであり、操舵部材２の操舵角θ１に対する転舵輪の転舵角θ２の比としての伝達比θ２／θ１を変更することのできるＶＧＲ（Variable Gear Ratio）機能を有している。

この車両用操舵装置１は、操舵部材２と、操舵部材２に連なるステアリングシャフト３とを有している。ステアリングシャフト３は、互いに同軸上に配置された第１〜第３の軸としての第１〜第３のシャフト１１〜１３を含んでいる。第１〜第３のシャフト１１〜１３の中心軸線としての第１の軸線Ａは、当該第１〜第３のシャフト１１〜１３の回転軸線でもある。

なお、以下では、ステアリングシャフト３の軸方向Ｓを単に軸方向Ｓといい、ステアリングシャフト３の径方向Ｒを単に径方向Ｒといい、ステアリングシャフト３の周方向Ｃを単に周方向Ｃという。
第１のシャフト１１の一端１１ａに操舵部材２が同行回転可能に連結されている。第１のシャフト１１の他端１１ｂと第２のシャフト１２の一端１２ａとは、差動機構としての伝達比可変機構５を介して差動回転可能に連結されている。第２のシャフト１２の他端１２ｂと第３のシャフト１３の一端とは、トーションバー１４を介して所定の範囲内で弾性的に相対回転可能且つ動力伝達可能に連結されている。

第３のシャフト１４の他端は、自在継手７、中間軸８、自在継手９および転舵機構１０等を介して、転舵輪４Ｌ，４Ｒと連なっている。
転舵機構１０は、自在継手９に連なるピニオン軸１５と、ピニオン軸１５の先端のピニオン１５ａに噛み合うラック１６ａを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸１６とを有している。ラック軸１６の一対の端部のそれぞれにタイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介してナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒが連結されている。

上記の構成により、操舵部材２の回転は、ステアリングシャフト３等を介して転舵機構１０に伝達される。転舵機構１０では、ピニオン１５ａの回転がラック軸１６の軸方向の運動に変換される。ラック軸１６の軸方向の運動は、各タイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して対応するナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒに伝えられ、これらのナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒに連結された対応する転舵輪４Ｌ，４Ｒがそれぞれ操向する。

伝達比可変機構５は、ステアリングシャフト３の第１および第２のシャフト１１，１２間の回転伝達比（伝達比θ２／θ１）を変更するためのものであり、ニューテーションギヤ機構とされている。この伝達比可変機構５は、一対の軸としての上記第１および第２のシャフト１１，１２と、第１のシャフト１１の他端１１ｂに設けられた入力部材２０と、第２のシャフト１２の一端１２ａに設けられた出力部材２２と、入力部材２０と出力部材２２との間に介在する軌道輪ユニット３９とを含んでいる。

入力部材２０は、第１のシャフト１１とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されており、出力部材２２は、第２のシャフト１２とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。第１の軸線Ａは、入力部材２０および出力部材２２の中心軸線および回転軸線でもある。
出力部材２２は、第２のシャフト１２や転舵機構１０等を介して転舵輪４Ｌ，４Ｒに連なっている。

軌道輪ユニット３９は、第１の軸線Ａに対して傾斜する中心軸線としての第２の軸線Ｂを有しており、第１の軌道輪としての内輪３９１と、第２の軌道輪としての外輪３９２と、内輪３９１および外輪３９２間に介在する玉等の転動体３９３とを含んでいる。
内輪３９１は、中間部材を構成している。内輪３９１は、入力部材２０と出力部材２２とを差動回転可能に連結するものであり、入力部材２０と出力部材２２のそれぞれと回転伝達可能に係合している。内輪３９１は、転動体３９３を介して外輪３９２に回転可能に支持されていることにより、第２の軸線Ｂの回りを回転可能である。また、内輪３９１は、外輪３９２を駆動するためのアクチュエータとしての電動モータである伝達比可変機構用モータ２３が駆動されることに伴い、第１の軸線Ａの回りを回転可能である。内輪３９１および外輪３９２は、第１の軸線Ａ回りにコリオリ運動（首振り運動）可能である。

伝達比可変機構用モータ２３は、伝達比可変用モータを構成しており、伝達比可変機構５を駆動するために第１および第２のシャフト１１，１２とは同軸的に配置されている。第１の軸線Ａは、伝達比可変機構用モータ２３の中心軸線でもある。伝達比可変機構用モータ２３は、第１の軸線Ａ回りに関する外輪３９２の回転数を変更することにより、伝達比θ２／θ１を変更する。

伝達比可変機構用モータ２３は、ステアリングシャフト３とは同軸的に配置されたブラシレスモータからなり、軌道輪ユニット３９を保持する筒状のロータ２３１と、ロータ２３１を取り囲むとともにハウジング２４に固定されたステータ２３２とを含んでいる。
この車両用操舵装置１は、ステアリングシャフト３に操舵補助力を付与するための操舵補助力付与機構１９を備えている。操舵補助力付与機構１９は、伝達比可変機構５の出力部材２２に連なる入力軸としての上記第２のシャフト１２と、転舵機構１０に連なる出力軸としての上記第３のシャフト１３と、第２のシャフト１２と第３のシャフト１３との間に伝達されるトルクを検出するトルクセンサ４４と、操舵補助用のアクチュエータとしての操舵補助用モータ２５と、操舵補助用モータ２５と第３のシャフト１３との間に介在する減速機構２６とを含んでいる。

操舵補助用モータ２５は、ブラシレスモータ等の電動モータからなる。この操舵補助用モータ２５の出力は、減速機構２６を介して第３のシャフト１３に伝達されるようになっている。
減速機構２６は、例えばウォームギヤ機構からなり、操舵補助用モータ２５の出力軸２５ａに連結された駆動歯車としてのウォーム軸２７と、ウォーム軸２７と噛み合い且つ第３のシャフト１３に同行回転可能に連結された従動歯車としてのウォームホイール２８とを含んでいる。

上記伝達比可変機構５および操舵補助力付与機構１９は、ハウジング２４内に収容されている。ハウジング２４は、車両の乗員室（キャビン）内に配置されている。なお、ハウジング２４を、中間軸８を取り囲むように配置してもよいし、車両のエンジンルーム内に配置してもよい。
上記伝達比可変機構用モータ２３および操舵補助用モータ２５の駆動は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む制御部２９によって制御される。制御部２９は、駆動回路４０を介して伝達比可変機構用モータ２３に接続されているとともに、駆動回路４１を介して操舵補助用モータ２５に接続されている。

制御部２９には、操舵角センサ４２、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転角を検出する回転角検出センサとしてのモータレゾルバ４３、トルクセンサ４４、転舵角センサ４５、車速センサ４６およびヨーレートセンサ４７がそれぞれ接続されている。
制御部２９に、操舵角センサ４２からは、操舵部材２の直進位置からの操作量である操舵角θ１に対応する値として、第１のシャフト１１の回転角についての信号が入力される。

モータレゾルバ４３からは、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転角θｒについての信号が入力される。
トルクセンサ４４からは、操舵部材２に作用する操舵トルクＴに対応する値として、第２および第３のシャフト１２，１３間に作用するトルクについての信号が入力される。
転舵角センサ４５からは、転舵角θ２に対応する値として第３のシャフト１３の回転角についての信号が入力される。

車速センサ４６からは、車速Ｖについての信号が入力される。
ヨーレートセンサ４７からは、車両のヨーレートγについての信号が入力される。
制御部２９は、各上記センサ４２〜４７の信号等に基づいて、伝達比可変機構用モータ２３および操舵補助用モータ２５の駆動を制御する。
上記の構成により、操舵部材２からのトルク、および伝達比可変機構５からのトルクは、操舵補助力付与機構１９を介して転舵機構１０に伝達される。具体的には、操舵部材２に入力された操舵トルクは、第１のシャフト１１を介して伝達比可変機構５の入力部材２０に入力され、入力部材２０から内輪３９１に入力される。内輪３９１には、操舵部材２からのトルクに加え、外輪３９２および転動体３９３を介して内輪３９１に伝わった伝達比可変機構用モータ５からのトルクが伝達され、これらのトルクが、出力部材２２に伝達される。出力部材２２に伝達されたトルクは、第２のシャフト１２に伝達される。第２のシャフト１２に伝達されたトルクは、トーションバー１４および第３のシャフト１３に伝わり、操舵補助用モータ２５からの出力と合わさって、自在継手７、中間軸８、および自在継手９を介して、転舵機構１０に伝達される。

図２は、図１の要部のより具体的な構成を示す一部断面図である。図２を参照して、ハウジング２４は、例えば、アルミニウム合金等の金属を用いて全体として筒状に形成したものであり、第１〜第３のハウジング５１〜５３を含んでいる。
第１のハウジング５１は筒状をなしており、差動機構としての伝達比可変機構５を収容する差動機構ハウジングを構成しているとともに、第２のハウジング５２と協働して伝達比可変機構用モータ２３を収容するモータハウジングを構成している。第１のハウジング５１の一端は、端壁部材５４によって覆われている。第１のハウジング５１の一端と端壁部材５４とは、ボルト等の締結部材５５を用いて互いに固定されている。第１のハウジング５１の他端の内周面５６に、第２のハウジング５２の一端の環状凸部５７が嵌合されている。これら第１および第２のハウジング５１，５２は、ボルト等の締結部材（図示せず）を用いて互いに固定されている。

第２のハウジング５２は筒状をなしており、トルクセンサ４４を収容するセンサハウジングと、モータレゾルバ４３を収容するレゾルバハウジングと、伝達比可変機構用モータ２３のモータハウジングの一部とを構成している。第２のハウジング５２の他端の外周面５９に、第３のハウジング５３の一端の内周面６０が嵌合している。
第３のハウジング５３は、筒状をなしており、減速機構２６を収容する減速機構ハウジングを構成している。第３のハウジング５３の他端には端壁部６１が設けられている。端壁部６１は環状をなしており、第３のハウジング５３の他端を覆っている。

図３は、図２の第１のシャフト１１と第２のシャフト１２の対向端１１ｂ，１２ａ付近の拡大図である。図３を参照して、伝達比可変機構５の入力部材２０、出力部材２２および軌道輪ユニット３９は、それぞれ、環状をなしている。入力部材２０および出力部材２２は、一対の筒状部材を構成している。
入力部材２０は、全体が単一の部材を用いて一体に形成されており、入力部材本体２０１と、入力部材本体２０１の径方向内方に配置された入力部材筒状部２０２とを含んでいる。

入力部材２０は、第１の軸受３１を介して、第１のハウジング５１の後述する環状凸部９２に回転可能に支持されている。
入力部材筒状部２０２には、一対の軸の一方としての入力軸であるの第１のシャフト１１が挿通されており、これら入力部材筒状部２０２と第１のシャフト１１とが同行回転可能に連結されている。

具体的には、第１のシャフト１１の他端部１１ｂは、プッシュナット１２１が係止される被係止部１２２と、入力部材筒状部２０２に圧入する圧入部１２３と、圧入部１２３に対して軸方向Ｓの一方Ｓ１側に配置され圧入部１２３に対して径方向外方に延びる環状の位置決め段部１２４と、位置決め段部１２４に対して軸方向Ｓの一方Ｓ１側に配置された雄スプライン部１２５とを含んでいる。

また、入力部材筒状部２０２の内周面は、軸方向Ｓに対して直交し第２の軸方向Ｓ２側を向く環状の第１の段部１２６と、第１の段部１２６の内径部から軸方向Ｓの一方Ｓ１側に延びる円筒状の被圧入部１２７と、被圧入部１２７に対して軸方向Ｓの一方Ｓ１側に配置された環状の第２の段部１２８と、被圧入部１２７に対して軸方向Ｓの一方Ｓ１側に配置された雌スプライン部１２９と、雌スプライン部１２９に対して軸方向Ｓの一方Ｓ１側に配置され、第１のシャフト１１が遊嵌される遊嵌部１３０とを含んでいる。

第１のシャフト１１の被係止部１２２および圧入部１２３は、円柱状の小径部１３１の外周面に形成されている。軸方向Ｓに関して、小径部１３１の長さは、入力部材２０の雌スプライン部１２９の長さと比べて短くされている。これにより、第１のシャフト１１を入力部材２０に挿入するときに、第１のシャフト１１の雄スプライン部１２５が、小径部１３１よりも先に入力部材２０に係合できるようになっている。

第１のシャフト１１の雄スプライン部１２５は、第１のシャフト１１の大径部１３２に形成されている。大径部１３２は、小径部１３１に隣接しており、小径部１３１よりも大径である。小径部１３１と大径部１３２との間に位置決め段部１２４が形成されている。
第１のシャフト１１の雄スプライン部１２５は、位置決め段部１２４に連なるガイド部１３３と、ガイド部１３３に対して軸方向Ｓの一方Ｓ１側に配置され、外径が一定の雄スプライン部本体１３４とを含んでいる。

第１のシャフト１１のガイド部１３３は、雄スプライン部本体１３４を雌スプライン部１２９に挿入するときのガイドとされている。ガイド部１３３の外径は、軸方向Ｓの一方Ｓ１側に進むに従い、大きくなっている。
軸方向Ｓに関して、入力部材２０の雄スプライン部１２５は相対的に長く形成されており、第１のシャフト１１の圧入部１２３は相対的に短く形成されている。

入力部材２０の第１の段部１２６と、第１のシャフト１１の被係止部１２２の双方に係合するように、第３の連結要素としてのプッシュナット１２１が配置されている。プッシュナット１２１は、図４に示すように、薄板の板金部材であり、環状の主体部１３５と、主体部１３５の内径部から延設された複数の舌片１３６と、を含んでいる。舌片１３６は、主体部１３５の周方向に等間隔に複数（例えば、４つ）配置されており、主体部１３５に対して傾斜している。

再び図３を参照して、プッシュナット１２１は、第１のシャフト１１の小径部１３１に外嵌されている。プッシュナット１２１の主体部１３５の一側面は、入力部材２０の第１の段部１２６に当接している。また、プッシュナット１２１の各舌片１３６の自由端としての先端は、第１のシャフト１１の被係止部１２２に係止しており、第２の軸方向Ｓ２側を向いている。これにより、第１のシャフト１１から入力部材２０が軸方向Ｓの他方Ｓ２側に離脱することが防止されている。

入力部材２０の被圧入部１２２は、入力部材筒状部２０２から径方向内方に延びた環状の延設部２０３の内周面に形成されている。この延設部２０３には、上記第１の段部１２６および第２の段部１２８が形成されている。
被圧入部１２７は、第１のシャフト１１の圧入部１２３にタイトフィットにより軽圧入されて固定されている。これらの被圧入部１２７および圧入部１２３によって、第１のシャフト１１と入力部材２０とを連結する第２の連結要素としてのタイトフィット部１３７が形成されている。これにより、第１のシャフト１１と入力部材２０とは、同行回転可能に連結されている。

入力部材２０の雌スプライン部１２９は、入力部材２０の筒状部２０２の中間部の内周面に形成されている。この雌スプライン部１２９は、第１のシャフト１１の雄スプライン部１２５と同行回転可能に嵌合している。雌スプライン部１２９および雄スプライン部１２５は、周方向Ｃに関してすき間なく嵌合している。これらのスプライン部１２５，１２９によって、第１のシャフト１１と入力部材２０とを連結する第１の連結要素としてのスプライン嵌合部１３８が形成されている。

また、入力部材２０の延設部２０３は、プッシュナット１２１と、第１のシャフト１１の位置決め段部１２４との間に挟持されており、入力部材２０が第１のシャフト１１に対して軸方向Ｓに移動しないようにされている。
入力部材２０に第１のシャフト１１が装着される装着方向Ｄ１に関して、スプライン嵌合部１３８、タイトフィット部１３７およびプッシュナット１２１の順に配置されている。上記装着方向Ｄ１は、第２の軸方向Ｓ２に沿っている。

出力部材２２は、全体が単一の部材を用いて一体に形成されており、出力部材本体２２１と、出力部材本体２２１の径方向内方に配置された出力部材筒状部２２２とを含んでいる。
出力部材２２は、第３の軸受３３を介して、第２のハウジング５２の後述する内筒９３の先端部に回転可能に支持されている。

出力部材筒状部２２２には、一対の軸の他方としての出力軸である第２のシャフト１２が挿通されており、これら出力部材筒状部２２２と第２のシャフト１２とが同行回転可能に連結されている。
具体的には、第２のシャフト１２の一端１２ａは、プッシュナット１４１が係止される被係止部１４２と、出力部材筒状部２２２に圧入する圧入部１４３と、圧入部１４３に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側に配置され圧入部１４３に対して径方向外方に延びる環状の位置決め段部１４４と、位置決め段部１４４に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側に配置された雄スプライン部１４５とを含んでいる。

また、出力部材筒状部２２２の内周面は、軸方向Ｓに対して直交し第１の軸方向Ｓ１側を向く環状の第１の段部１４６と、第１の段部１４６から軸方向Ｓの他方Ｓ２側に延びる円筒状の被圧入部１４７と、被圧入部１４７に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側に配置された環状の第２の段部１４８と、被圧入部１４７に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側に配置された雌スプライン部１４９と、雌スプライン部１４９に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側に配置され第２のシャフト１２が遊嵌される遊嵌部１５０とを含んでいる。

第２のシャフト１２の被係止部１４２および圧入部１４３は、小径部１５１の外周面に形成されている。第２のシャフト１２の雄スプライン部１４５は、第２のシャフト１２の大径部１５２に形成されている。大径部１５２は、小径部１５１に隣接しており、小径部１５１よりも大径である。小径部１５１と大径部１５２との間に位置決め段部１４４が形成されている。

第２のシャフト１２の雄スプライン部１４５は、この第２のシャフト１２の位置決め段部１４４に連なるガイド部１５３と、ガイド部１５３に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側に配置され、外径が一定の雄スプライン部本体１５４とを含んでいる。
第２のシャフト１２のガイド部１５３は、雄スプライン部本体１５４を雌スプライン部１４９に挿通するときのガイドとされている。第２のシャフト１２のガイド部１５３の外径は、軸方向Ｓの他方Ｓ２側に進むに従い、大きくなっている。

軸方向Ｓに関して、雄スプライン部１４５は相対的に長く形成されており、圧入部１４３は相対的に短く形成されている。
出力部材２２の第１の段部１４６と、第２のシャフト１２の被係止部１４２の双方に係合するように、第３の連結要素としてのプッシュナット１４１が配置されている。プッシュナット１４１は、プッシュナット１２１と同様の構成を有している。

プッシュナット１４１は、第２のシャフト１２の小径部１５１に外嵌されている。プッシュナット１４１の主体部１３５の一側面１３５ａは、出力部材２２の第１の段部１４６に当接している。また、プッシュナット１４１の各舌片１３６の自由端としての先端１３６ａは、第２のシャフト１２の被係止部１４２に係止しており、第１の軸方向Ｓ１側を向いている。これにより、第２のシャフト１２から出力部材２２が軸方向Ｓの一方Ｓ１側に離脱することが防止されている。

出力部材２０の被圧入部１４３は、出力部材筒状部２２２から径方向内方に延びた環状の延設部２２３の内周面に形成されている。この延設部２２３には、上記第１の段部１４６および第２の段部１４８が形成されている。
被圧入部１４７は、第２のシャフト１２の圧入部１４３にタイトフィットにより軽圧入されて固定されている。これらの被圧入部１４７および圧入部１４３によって、第２のシャフト１２と出力部材２２とを連結する第２の連結要素としてのタイトフィット部１５７が形成されている。これにより、第２のシャフト１２と出力部材２２とは、同行回転可能に連結されている。

出力部材２２の雌スプライン部１４９は、出力部材２２の出力部材筒状部２２２の内周面に形成されている。この雌スプライン部１４９は、第２のシャフト１２の雄スプライン部１４５と同行回転可能に嵌合している。雌スプライン部１４９および雄スプライン部１５は、周方向Ｃに関してすき間なく嵌合している。これらのスプライン部１４５，１４９によって、第２のシャフト１２と出力部材２２とを連結する第１の連結要素としてのスプライン嵌合部１５８が形成されている。

また、出力部材２２の延設部２２３は、プッシュナット１４１と、第２のシャフト１２の位置決め段部１４４との間に挟持されており、出力部材２２が第２のシャフト１２に対して軸方向Ｓに移動しないようにしている。
出力部材２２に第２のシャフト１２が装着される装着方向Ｄ２に関して、スプライン嵌合部１５８、タイトフィット部１５７およびプッシュナット１４１の順に配置されている。上記装着方向Ｄ２は、第１の軸方向Ｓ１に沿っている。

入力部材本体２０１および内輪３９１のそれぞれに第１の凹凸係合部７１が設けられていることにより、入力部材２０と内輪３９１とは動力伝達可能とされている。また、内輪３９１および出力部材２２のそれぞれに第２の凹凸係合部７２が設けられていることにより、内輪３９１と出力部材２２とは動力伝達可能とされている。
第１の凹凸係合部７１は、入力部材本体２０１の一端面としての動力伝達面７３に形成された第１の凸部７４と、内輪３９１の一端面としての第１の端面７５に形成され第１の凸部７４に係合する第１の凹部７６と、を含んでいる。動力伝達面７３および第１の端面７５はステアリングシャフト３の軸方向Ｓに互いに対向している。

第１の凸部７４は、入力部材２０の全周に亘って等間隔に形成されている。第１の凹部７６は、内輪３９１の全周に亘って等間隔に形成されている。
内輪３９１の第２の軸線Ｂが入力部材２０および出力部材２２の第１の軸線Ａに対して傾斜していることにより、各第１の凸部７４のうちの一部の第１の凸部７４と、各第１の凹部７６のうちの一部の第１の凹部７６とが、互いに噛み合っている。

第１の凸部７４の数は、第１の凹部７６の数とは異なる数にされている。第１の凸部７４の数と第１の凹部７６の数との差に応じて、入力部材２０と内輪３９１との間で差動回転を発生することができる。
第２の凹凸係合部７２は、出力部材２２の一端面としての動力伝達面７７に形成された第２の凸部７８と、内輪３９１の他端面としての第２の端面７９に形成され第２の凸部７８に係合する第２の凹部８０とを含んでいる。動力伝達面７７および第２の端面７９はステアリングシャフト３の軸方向Ｓに互いに対向している。

第２の凹凸係合部７２の第２の凸部７８は、第１の凸部７４と同様の構成を有しており、第２の凹部８０は、第１の凹部７６と同様の構成を有している。したがって、第２の凹凸係合部７２の詳細についての説明は省略する。
入力部材筒状部２０２は、第１および第２のシャフト１１，１２のそれぞれの対向端１１ｂ，１２ａを取り囲んでおり、第８の軸受３８を介して第２のシャフト１２の一端１２ａを回転可能に支持している。

図５は、図２の伝達比可変機構５およびその周辺の拡大図である。図５を参照して、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１は、軸方向Ｓに延びる円筒状のロータコア８５と、ロータコア８５の中間部８５ｃの外周面に固定された永久磁石８６とを含んでいる。軸方向Ｓは、ロータ２３１の軸方向でもある。
ロータコア８５の内周面には、第２の軸線Ｂを中心軸線とし、第１の軸線Ａに対して傾斜する傾斜孔９１が形成されている。この傾斜孔９１には、軌道輪ユニット３９の外輪３９２が圧入固定されている。これにより、外輪３９２とロータコア８５とは、第１の軸線Ａの回りに同行回転可能である。

ロータコア８５は、第２および第４の軸受３２，３４によって両持ち支持されている。具体的には、第２の軸受３２は、ロータコア８５の一端部８５ａの内周面と、第１のハウジング５１の一端の内径部に形成された環状凸部９２の外周面との間に配置されている。
第４の軸受３４は、ロータコア８５の中間部８５ｃの内周面と、第２のハウジング５２の内筒９３の先端部の外周面との間に配置されている。内筒９３の一部は、ロータコア８５内に配置されている。

伝達比可変機構用モータ２３のステータ２３２は、第１のハウジング５１の外径部８７の内周面に焼きばめ等によって固定されている。
モータレゾルバ４３は、第２のハウジング５２内に配置されている。モータレゾルバ４３は、レゾルバロータ１０７とレゾルバステータ１０８とを含んでいる。
レゾルバロータ１０７は、ロータコア８５の他端部８５ｂの外周面に固定されている。レゾルバステータ１０８は、第２のハウジング５２の外径部８８の内周面に圧入固定されている。

図６は、図２のトルクセンサ４４の周辺の拡大図である。図６を参照して、トルクセンサ４４は、第２および第３のシャフト１２，１３間に作用するトルクを検出する。
このトルクセンサ４４は、第２のシャフト１２の中間部に固定された多極磁石１１５と、第３のシャフト１３の一端に支持され、多極磁石１１５が発生する磁界内に配置されて磁気回路を形成する一対の軟磁性体としての信号検出用部材である磁気ヨーク１１６，１１７と、を含んでいる。

各磁気ヨーク１１６，１１７は、合成樹脂部材１１８にモールドされている。合成樹脂部材１１８は、第３のシャフト１３の一端に同行回転可能に連結されている。
トルクセンサ４４は、環状部１１２をさらに備えている。環状部１１２は、全体として円環状をなしており、磁気ヨーク１１６，１１７からの磁束を誘導する信号検出用部材としての一対の集磁リング１１９，１２０と、各集磁リング１１９，１２０間に配置された信号検出用部材としてのホールＩＣ１６０と、集磁リング１１９，１２０およびホールＩＣ１６０をモールドする合成樹脂部材１６１とを含んでいる。

ホールＩＣ１６０は、集磁リング１１９，１２０に誘導された磁束を検出するためのものである。
合成樹脂部材１６１は、第２のハウジング５２の内筒９３によって保持されている。また、合成樹脂部材１６１は、第２のハウジング５２の外径部８８と内筒９３とを繋ぐ連結壁９４と協働して、第５の軸受３５の外輪の外周面を保持している。

トルクセンサ４４に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側に第５の軸受３５が配置されている。第５の軸受３５は、第３のシャフト１３の一端を回転可能に支持している。
上記の構成により、第２および第３のシャフト１２，１３の相対回転量に応じて磁気ヨーク１１６，１１７に磁束が生じるようになっており、この磁束は、集磁リング１１９，１２０により誘導され、ホールＩＣ１６０により検出される。ホールＩＣ１６０のトルク検出信号は制御部に入力される。このようにして、第２および第３のシャフト１２，１３に加えられたトルクに応じた磁束密度を検出することが出来る。

図２を参照して、第２のシャフト１２の外周部と第３のシャフト１３の内周部とは、第６の軸受３６を介して相対回転可能に互いに支持されている。第３のハウジング５３の端壁部６１は、第７の軸受３７を介して第３のシャフト１３を回転可能に支持している。
上記の概略構成を有する車両用操舵装置１において、入力部材２０と第１のシャフト１１との連結は、以下のようにして行われる。すなわち、まず、図７（Ａ）に示すように、単品の入力部材２０と第１のシャフト１１とを用意し、第１のシャフト１１の小径部１３１が入力部材２０側を向くようにして、両者を対向させる。

次に、図７（Ｂ）に示すように、第１のシャフト１１を入力部材２０に対して装着方向Ｄ１に移動し、第１のシャフト１１を、入力部材２０の入力部材筒状部２０２に挿通する。これにより、第１のシャフト１１の大径部１３２が入力部材２０の遊嵌部１３０に遊嵌する。また、第１のシャフト１１の大径部１３２の雄スプライン部１２５のガイド部１３３が雌スプライン部１２９に係合する。これにより、両者の歯部同士が周方向に互いに違いに配置され、両者の位相が合わされる。その後、雄スプライン部１２５の雄スプライン部本体１３４が雌スプライン部１２９に係合する。

雄スプライン部１２５と雌スプライン部１２９とが嵌り合った状態で、第１のシャフト１１を装着方向Ｄ１にさらに動かす。これにより、図７（Ｃ）に示すように、第１のシャフト１１の圧入部１２３が入力部材２０の被圧入部１２７に圧入される。
図７（Ｄ）に示すように、第１のシャフト１１の位置決め段部１２４が入力部材２０の第２の段部１２８に当接された状態で、プッシュナット１２１を第１のシャフト１１に挿通する。これにより、第１のシャフト１１の被係止部１２２にプッシュナット１２１の各舌片１３６の先端を係止させるとともに、プッシュナット１２１の主体部１３５の一側面を、入力部材２０の第１の段部１２６に当接させる。これにより、第１のシャフト１１と入力部材２０との連結が完了する。

また、出力部材２２と第２のシャフト１２との連結は、以下のようにして行われる。すなわち、まず、図８（Ａ）に示すように、単品の出力部材２２と第２のシャフト１２とを用意し、第２のシャフト１２の小径部１５１が出力部材２２側を向くようにして、両者を対向させる。
次に、図８（Ｂ）に示すように、第２のシャフト１２を出力部材２２に対して装着方向Ｄ２に移動し、第２のシャフト１２を、出力部材２２の出力部材筒状部２２２に挿通する。これにより、第２のシャフト１２の小径部１５１が出力部材２２の被圧入部１４７に圧入される。第２のシャフト１２を装着方向Ｄ２にさらに移動すると、第２のシャフト１２の大径部１５２が出力部材２２の遊嵌部１５０に遊嵌する。また、第２のシャフト１２の大径部１５２の雄スプライン部１４５のガイド部１５３が、雌スプライン部１４９に係合する。これにより、両者の歯部同士が周方向に互いに違いに配置され、両者の位相が合わされる。

その後、図８（Ｃ）に示すように、雄スプライン部本体１５４が雌スプライン部１４９に係合する。この状態で、第２のシャフト１２を装着方向Ｄ２にさらに動かす。これにより、図８（Ｄ）に示すように、第２のシャフト１２の位置決め段部１４４が出力部材２２の第２の段部１４８に当接する。
この状態で、プッシュナット１４１を第２のシャフト１２に挿通する。これにより、第２のシャフト１２の被係止部１４２にプッシュナット１４１の各舌片１３６の先端を係止させるとともに、プッシュナット１４１の主体部１３５の一側面１３５ａを出力部材２２の第１の段部１４６に当接させる。これにより、第２のシャフト１２と出力部材２２との連結が完了する。

図１を参照して、上記の概略構成を有する車両用操舵装置１は、車両が比較的低速で走行している場合には、伝達比可変機構用モータ２３を駆動して伝達比可変機構５における伝達比θ２／θ１を変更することにより、操舵角θ１を転舵角θ２に対して増幅して運転者の操舵を補助する機能を発揮することができる。
また、車両が比較的高速で走行している場合には、伝達比可変機構用モータ２３を駆動して伝達比可変機構５における伝達比θ２／θ１を変更することにより、車両のスタビリティコントロール（姿勢安定制御）を行うことができる。

以上の次第で、本実施の形態によれば、第１のシャフト１１と入力部材２０との連結、および第２のシャフト１２と出力部材２２との連結のそれぞれに関して、タイトフィット部１３７，１５７を設けている。これにより、第１のシャフト１１と入力部材２０との間の周方向Ｃのすき間、および第２のシャフト１２と出力部材２２との間の周方向Ｃのすき間をそれぞれ詰めることができる。したがって、第１のシャフト１１と入力部材２０との間にがたつきが生じることを防止できるとともに、第２のシャフト１２と出力部材２２との間にがたつきが生じることを防止できる。

また、第１のシャフト１１と入力部材２０との連結、および第２のシャフト１２と出力部材２２との連結のそれぞれに関して、スプライン嵌合部１３８，１５８を設けている。これにより、第１のシャフト１１と入力部材２０との間、および第２のシャフト１２と出力部材２２との間のそれぞれに大トルクが入力されたときでも、タイトフィット部１３７，１５７と協働して対応するスプライン嵌合部１３８，１５８で大トルクを伝達することができ、十分なトルク伝達容量を確保できる。

また、プッシュナット１２１，１４１を設けており、入力部材２０をプッシュナット１２１と第１のシャフト１１の位置決め段部１２４とで挟持するとともに、出力部材２２をプッシュナット１４１と第２のシャフト１２の位置決め段部１４４とで挟持している。
これにより、第１のシャフト１１から入力部材２０が離脱すること、および第２のシャフト１２から出力部材２２が離脱することを確実に防止できる。しかも、タイトフィット部１３７，１５７は大トルクを伝達する必要がないので全長を短くでき、また、プッシュナット１２１，１４１は薄肉である。これにより、車両用操舵装置１の全長の短縮化を通じて車両用操舵装置１の小型化、軽量化および部品コスト低減を達成できる。

また、装着方向Ｄ１に関して、スプライン嵌合部１３８、タイトフィット部１３７およびプッシュナット１２１の順に配置されている。同様に、装着方向Ｄ２に関して、スプライン嵌合部１５８、タイトフィット部１５７およびプッシュナット１４１の順に配置されている。
これにより、装着方向Ｄ１，Ｄ２に関して、対応するスプライン嵌合部１３８，１５８が対応する第１および第２のシャフト１１，１２の上流側に配置される。これにより、入力部材２０および出力部材２２を、対応する第１および第２のシャフト１１，１２に装着する際に、スプライン嵌合部１３８，１５８を視認し易くできる。これにより、入力部材２０および出力部材２２と対応する第１および第２のシャフト１１，１２の周方向Ｃに関する位相合わせを行い易くできる。

また、入力部材２０の延設部２０３が、プッシュナット１２１と第１のシャフト１１の位置決め段部１２４との間に挟持されている。これにより、入力部材２０が第１のシャフト１１に対して軸方向Ｓに移動することを確実に規制できる。同様に、出力部材２２の延設部２２３が、プッシュナット１４１と第２のシャフト１２の位置決め段部１４４との間に挟持されている。これにより、出力部材２２が第２のシャフト１２に対して軸方向Ｓに移動することを確実に規制できる。

また、入力部材２０と、第１のシャフト１１とをタイトフィット部１３７によって軽圧入で固定することにより、第１のシャフト１１と入力部材２０との互いの同軸度のずれを少なくでき、両者の位置決めを高精度にできる。同様に、出力部材２２と、第２のシャフト１２とをタイトフィット部１５７によって軽圧入で固定することにより、第２のシャフト１２と出力部材２２との互いの同軸度のずれを少なくでき、両者の位置決めを高精度にできる。

さらに、入力部材２０と、第１のシャフト１１とをスプライン嵌合部１３８でスプライン嵌合することにより、大トルクが作用しても、これらの入力部材２０および第１のシャフト１１間で確実に受けることができ、両者の相対位相（周方向の位置）がずれることを抑制できる。これにより、操舵中立状態において、第１のシャフト１１および操舵部材２の位相がずれることを抑制でき、操舵に違和感が生じることを防止できる。

同様に、出力部材２２と、第２のシャフト１２とをスプライン嵌合部１５８でスプライン嵌合することにより、大トルクが作用しても、これらの出力部材２２および第２のシャフト１２間で確実に受けることができ、両者の相対位相（周方向の位置）がずれることを抑制できる。これにより、操舵中立状態において第２のシャフト１２および操舵部材２の位相がずれることを抑制でき、操舵に違和感が生じることを防止できる。

本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、第１のシャフト１１と入力部材２０との間のスプライン嵌合部１３８、タイトフィット部１３７およびプッシュナット１２１を廃止してもよい。または、第２のシャフト１２と出力部材２２との間のスプライン嵌合部１５８、タイトフィット部１５７およびプッシュナット１４１を廃止してもよい。

さらに、スプライン嵌合部１３８に代えてセレーション嵌合部を設けることにより、第１のシャフト１１と入力部材２０とをセレーション嵌合してもよい。また、スプライン嵌合部１５８に代えてセレーション嵌合部を設けることにより、第２のシャフト１２と出力部材２２とをセレーション嵌合してもよい。
さらに、タイトフィット部１３７に代えてルーズフィット部を設けてもよい。このような軽圧入により、第１のシャフト１１と入力部材２０との間でルーズフィット部における第１のシャフト１１と入力部材２０との同軸度をより向上することができる。同様に、タイトフィット部１５７に代えてルーズフィット部を設けてもよい。このような軽圧入により、第２のシャフト１２と出力部材２２との間でルーズフィット部における第２のシャフト１２と出力部材２２との同軸度をより向上することができる。

本発明の一実施の形態にかかる伝達比可変機構を備える車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 図１の要部のより具体的な構成を示す一部断面図である。 図２の第１のシャフトと第２のシャフトの対向端付近の拡大図である。 プッシュナットの斜視図である。 図２の伝達比可変機構およびその周辺の拡大図である。 図２のトルクセンサの周辺の拡大図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、第１のシャフトと入力部材との連結の工程を示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、第２のシャフトと出力部材との連結の工程を示す断面図である。

符号の説明

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、４Ｌ，４Ｒ…転舵輪、５…伝達比可変機構、１１…第１のシャフト（入力軸）、１１ｂ…（第１のシャフトの）他端部（軸端）、１２…第２のシャフト（出力軸）、１２ａ…（第２のシャフトの）一端部（軸端）、２０…入力部材、２２…出力部材、１２１，１４１…プッシュナット（第３の連結要素）、１２４，１４４…位置決め段部、１３１，１５１…小径部、１３２，１５２…大径部、１３８，１５８…スプライン嵌合部（第１の連結要素）、１３７，１５７…タイトフィット部（第２の連結要素）、２０２，２２２…筒状部、２０３，２２３…延設部、３９１…内輪（中間部材）、Ａ…第１の軸線、Ｂ…第２の軸線、Ｄ１，Ｄ２…装着方向（対応する筒状部材に対応する軸が装着される方向）、θ１…操舵角、θ２…転舵角、θ２／θ１…伝達比。

Claims (3)

1. 操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比である伝達比を変更可能な伝達比可変機構を備え、
   上記伝達比可変機構は、第１の軸線上に中心軸線を有し一方が入力軸を構成し他方が出力軸を構成する一対の軸と、上記一対の軸のそれぞれと同行回転可能に嵌合され一方が入力部材を構成し他方が出力部材を構成する一対の筒状部材と、上記一対の筒状部材を差動回転可能に連結し、上記第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線の回りに回転可能な中間部材と、を含み、
   上記一対の軸の少なくとも一方と対応する筒状部材とを連結する第１、第２および第３の連結要素を備え、
   第１の連結要素は、スプライン嵌合部またはセレーション嵌合部を含み、
   第２の連結要素は、ルーズフィット部またはタイトフィット部を含み、
   第３の連結要素は、上記一対の軸の上記少なくとも一方に係止され、上記対応する筒状部材の離脱を防止するプッシュナットを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記対応する筒状部材に対応する軸が装着される方向に関して、第１の連結要素、第２の連結要素および第３の連結要素の順に配置されていることを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項２において、上記一対の軸の上記少なくとも一方は、軸端に設けられた小径部と、上記小径部に隣接する大径部と、上記大径部および小径部の間に形成された環状の位置決め段部とを含み、上記小径部に上記プッシュナットが嵌合され、
   上記対応する筒状部材は、上記大径部にスプライン嵌合またはセレーション嵌合した筒状部と、上記筒状部から径方向内方に延び、上記小径部の外周にルーズフィットまたはタイトフィットで嵌合された環状の延設部とを含み、
   上記延設部が、上記プッシュナットと上記位置決め段部との間に挟持されていることを特徴とする車両用操舵装置。

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