JP4816643B2

JP4816643B2 - 車両用ステアリングシステム

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Publication number: JP4816643B2
Application number: JP2007535576A
Authority: JP
Inventors: 守弘松田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-09-12
Also published as: CN101263040B; KR100939946B1; EP1925532B1; KR20080045755A; EP1925532A4; DE602006015334D1; JPWO2007032528A1; EP1925532A1; CN101263040A; WO2007032528A1; US7926613B2; US20090283354A1

Description

本発明は、車両に配備されるステアリングシステムに関し、詳しくは、ステアリング操作部材の操作量に対する転舵装置の転舵量の比を変更可能な機能を有するステアリングシステムに関する。

今日では、車両が備えるステアリングシステムとして、下記特許文献に記載されているような、いわゆるＶＧＲＳ（ＶａｒｉａｂｌｅＧｅａｒＲａｔｉｏＳｔｅｅｒｉｎｇ）機能を有する装置、すなわち、ステアリングホイール等のステアリング操作部材（以下、単に「操作部材」と略す場合がある）の操作量に対する転舵装置の転舵量の比が変更可能な可変伝達装置を備えるステアリングシステムが検討されている。特許文献１に記載されたシステムは、可変伝達装置のハウジングがステアリングシャフトの回転に伴って回転するような構造のものであり、駆動源へのケーブルの処理に工夫を凝らす必要があった。そこで、特許文献２，３に記載されたシステムは、ハウジングを転舵装置に固定して回転させない構造とすることで、給電ケーブルの処理に特別な配慮をする必要がなく、単純な構造のシステムを実現している。
特開平１０−２８７２５０号公報特開２００３−４０６３４９号公報特開２００５−１６２１２４号公報

（Ａ）発明の概要
上記特許文献に記載されているようなＶＧＲＳ機能を有する可変伝達装置は、一般に、差動機構と駆動源とを有しており、その駆動源等が失陥した場合に、操作部材の操作が転舵装置に伝達されない状態となり得ることを考慮して、駆動源によって駆動される差動機構の一要素の動作をロック機構によって禁止することで、伝達比が固定的な値とされた状態で操作部材の操作が転舵装置に伝達されるような構造とされている。ところが、特許文献２，３に記載のシステムでは、異物の噛み込み等によって差動機構が備える要素同士が固着したような場合にロック機構を作動させると、いわゆるデッドロックを起こし、操舵が難しくなるという問題を抱えている。この問題は、可変伝達装置を有するシステム、詳しくは、ハウジングが車体に対して固定的された可変伝達装置を有するシステムが抱える１つの問題であるが、このような装置を有するシステムは、そのような問題への対処を始めとして、実用性を向上させる余地が十分に残されたものとなっている。本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高いステアリングシステムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の車両用ステアリングシステムは、ハウジングが車体に対して固定的に設けられる可変伝達装置を有するステアリングシステムであって、その可変伝達装置が、ステアリング操作部材と連結された第１要素と転舵装置に連結された第２要素との相対動作量をそれらに係合する第３要素の駆動量に応じて変更可能とされるとともに、その第３要素の動作を禁止可能な第３要素動作禁止装置を備え、さらに、その第３要素動作禁止装置による第３要素の動作の禁止を無効化する第３要素動作禁止無効化装置を備えることを特徴とする。

本発明の車両用ステアリングシステムによれば、例えば、差動機構が固着したような場合であっても、第３要素動作禁止無効化装置によって第３要素の動作の禁止を無効化することで、第３要素の動作を許容することが可能となるため、運転者による適切なステアリング操作が可能となる。

（Ｂ）請求可能発明の態様
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、（１）項は、請求可能発明である車両用ステアリングシステムの前提となる態様を示した項であり、その項に、他の項のうちから適当に選択された１以上の項に記載された技術的特徴を付加したものが請求可能発明となり得る。

ちなみに、以下の各項と請求項との関係を示せば、（１）項を引用する（４１）項が請求項１に相当し、請求項１に（４２）項の技術的特徴を付加したものが請求項２に、請求項２に（５）項の技術的特徴を付加したものが請求項３に、請求項３に（６）項の技術的特徴を付加したものが請求項４に、請求項２ないし請求項４のいずれかに（７）項，（９）項，（１０）項，（１１）項および（１２）項の技術的特徴を付加したものが請求項５に、請求項５に（１３）項の技術的特徴を付加したものが請求項６に、請求項１に（４３）項の技術的特徴を付加したものが請求項７に、請求項７に（２０）項の技術的特徴を付加したものが請求項８に、請求項７または請求項８に（２３）項の技術的特徴を付加したものが請求項９に、請求項７ないし請求項９のいずれかに（２４）項の技術的特徴を付加したものが請求項１０に、請求項１０に（２５）項の技術的特徴を付加したものが請求項１１に、請求項１０または請求項１１に（２６）項の技術的特徴を付加したものが請求項１２に、請求項１０ないし請求項１２のいずれかに（２７）項の技術的特徴を付加したものが請求項１３に、請求項１０ないし請求項１３のいずれかに（３１）項および（３２）項の技術的特徴を付加したものが請求項１４に、請求項１ないし請求項１４のいずれかに（２）項の技術的特徴を付加したものが請求項１５に、それぞれ相当する。

（１）運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
車体に対して固定的に設けられたハウジングと、（ａ）前記ステアリング操作部材と連結されて自身の動作量がそのステアリング操作部材の操作量に応じた動作量となるように前記ハウジングに動作可能に設けられた第１要素と、（ｂ）前記第１要素と相対動作可能に前記ハウジングに設けられた第２要素と、（ｃ）前記第１要素および前記第２要素と係合する第３要素とを含んで構成される差動機構と、前記ハウジングに固定的に設けられて前記第３要素を駆動する駆動源とを有し、前記第１要素と第２要素との相対動作量を前記第３要素の駆動量に応じて変更可能とされた可変動作伝達装置と、
前記第２要素と連結され、その第２要素の動作量に応じた転舵量となる車輪の転舵を実現する転舵装置とを備えた車両用ステアリングシステムであって、
前記可変動作伝達装置が、前記第３要素の動作を禁止可能な第３要素動作禁止装置を有する車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、先に説明したように、種々の請求可能発明に共通の構成要素を列挙した態様であり、本項は、請求可能発明の前提項としての意義を有する。本項の態様のステアリングシステムは、平たく言えば、車体に対して固定的に設けられたいわゆるＶＧＲＳアクチュエータを有するステアリングシステムであって、そのＶＧＲＳアクチュエータが、先に述べたロック機構を備えたステアリングシステムである。

本項における「転舵装置」は、その構成が特に限定されるものではなく、例えば、車輪を繋ぐ転舵ロッドと、その転舵ロッドを軸線方向に移動させる機構とを含むような構成のもの等、既に公知の種々の構成のものを採用することが可能である。そのような転舵ロッドを移動させる機構としては、例えば、ラックピニオン機構，ボールねじ機構等を採用することが可能である。

本項に記載の「可変動作伝達装置」は、第１要素と第２要素との相対動作量、つまり、伝達比が車両の走行速度等の何らかのパラメータに依拠して変更可能とされた、いわゆるＶＧＲＳアクチュエータである。可変動作伝達装置を構成する「ハウジング」は、車体に対して固定的に設けられるものであればよく、どこに固定されるかは特に限定されない。例えば、車体の一部に固定されるもの、当該システムが上記の転舵ロッドを軸線方向に移動させる構造の転舵装置を備える場合においてその転舵装置のハウジングに固定されるもの、あるいは、当該システムがシャフトとそれを回転可能に保持するチューブとを含んで構成されるステアリングコラムを備える場合においてそのステアリングコラムに固定されるもの等を採用することが可能である。その可変動作伝達装置を構成する「差動機構」は、その構成が特に限定されるものではなく、例えば、第１要素，第２要素が相対回転するものとされ、第３要素がそれらと係合して回転動作する機構とすることが可能である。具体的には、傘状歯車が噛合してなる機構，プラネタリギヤ機構，ハーモニックギヤ機構（２リングギヤ型であってもよく，カップ型であってもよい），サイクロイド減速機構といった種々のものを採用することが可能である。また、「駆動源」は、ハウジングに固定的に設けられるものであればよく、例えば、ステータがハウジングに固定されているような電動モータを採用することが可能である。

上記可変動作伝達装置は、第３要素の動作を禁止可能な「第３要素動作禁止装置」（例えば、ロック機構）を備えるものとされている。本項の態様において、第３要素動作禁止装置は、例えば、駆動源自体に失陥のある場合，駆動源に加わる負荷が過負荷となって保護回路が作動するような場合等、可変動作伝達装置の失陥時に、第３要素の動作を禁止するように構成することができる。第３要素の概して自由な動作が許容される失陥である場合には、操作部材の操作が転舵装置に伝達されない状態となる。このような失陥の場合に、第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作を禁止すれば、ある一定の伝達比での、つまり、第１要素と第２要素とが所定の相対動作量となるような状態での、第３要素を介した第１要素から第２要素への動作伝達が可能となり、そのことによって、操作部材の操作を転舵装置に伝達することが可能となる。つまり、本項に記載の態様は、何らかの原因で第３要素の概して自由な動作が許容されるシステムにおいて、効果的な態様なのである。なお、第３要素動作禁止装置は、その具体的な構造が特に限定されるものではなく、その装置には、実質的に第３要素の動作を制限できる種々の構造を採用することが可能である。

また、例えば、第３要素に駆動力を与えても第３要素を駆動できないような失陥が発生する場合もある。具体的には、例えば、第１要素若しくは第２要素と、第３要素との間での異物の噛み込みを原因とする場合、差動機構が、固着や略固着に近い状態、言い換えれば、第１要素と第２要素とがあたかも固定されたようになってそれらが相対動作できない状態（以下、「相対動作不能状態」という場合がある）に陥っている。このような場合において、第１要素および第２要素と係合する第３要素の動作を禁止すると、いわゆるデッドロックを起こしてしまい、操舵が難しくなる。ちなみに、ハウジングが車体に固定されていない可変動作伝達装置では、差動機構がデッドロックを起こしても、操作部材による車輪の転舵は可能であり、このデッドロックは、ハウジングが車体に対して固定されている可変動作伝達装置を備えたステアリングシステムにおいて、特に、問題となる。

後に示すいくつかの項の態様は、その相対動作不能状態に対処することを１つの目的として、第３要素動作禁止装置による第３要素の動作の禁止を無効化するような構成となっている。その構成は、特に限定されるものではないが、例えば、（Ａ）第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作が禁止された状態のままで第３要素の動作を許容するような構成、（Ｂ）第３要素動作禁止装置を制御することで、第３動作禁止装置による第３要素の動作の禁止が行われないようにする若しくは禁止を解除する構成等、種々の構成とすることが可能である。このような構成とすることで、上記の相対動作不能状態に陥った場合であっても、第３要素の動作を許容することで、第１要素と第２要素との相対動作がなされない状態のままでの第１要素から第２要素への動作伝達が可能となる。言い換えれば、第１要素から第２要素へ、常時、略動作比１：１で動作が伝達される状態、つまり、伝達比１：１の状態での、操作部材による車輪の転舵が可能となる。

（２）前記第１要素および前記第２要素が、それぞれ、互いに歯数の異なるサーキュラスプラインを含んで構成されて回転動作するものとされ、前記第３要素が、それらサーキュラスプラインの両者に噛合するフレクスプラインとそのフレクスプラインが外嵌されたウェーブジェネレータを含んで構成され、かつ、前記駆動源がそのウェーブジェネレータを回転させるモータとされたことで、前記可変動作伝達装置が、ハーモニックギヤ機構を含んで構成された（１）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、可変動作伝達装置の差動機構を、ハーモニックギヤ機構（ハーモニックドライブ機構（登録商標），ストレイン・ウェーブ・ギヤリング機構と呼ばれることもある。）に限定した態様であり、詳しく言えば、２つのリングギヤを有するハーモニックギヤ機構に限定した態様である。このハーモニックギヤ機構は、大きな減速比が得られる変速機構であることから、本項に記載の態様によれば、駆動源の小型化等により、コンパクトなステアリングシステムが実現する。

（３）前記第３要素動作禁止装置が、前記第３要素に設けられた被係止部と、前記ハウジングに設けられてその被係止部を係止可能な係止部とを有し、その係止部によって前記被係止部が係止された係止状態において前記第３要素の動作を禁止する構造とされた（１）項または（２）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項の態様は、第３要素動作禁止装置の構造に限定を加えた態様である。本項における第３要素動作禁止装置は、上記係止部と被係止部との相互作用によって第３要素の動作を禁止させる構造を有するものとされており、いわゆるストッパ機構を含んで構成されるものとなっている。

（４）前記可変動作伝達装置が、前記第３要素動作禁止装置によって前記第３要素の動作が禁止された状態においてその第３要素に設定された大きさを超える動作力が作用した場合に、その第３要素の動作を許容する第３要素動作許容機構を有する（１）項ないし（３）項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

前述の相対動作不能状態、つまり、第１要素と第２要素と相対動作できない状態において、第３要素の動作が禁止されれば、第１要素あるいは第２要素から第３要素を動作させようとする力として、大きな力が第３要素に作用する場合がある。つまり、本項にいう「第３要素の動作が禁止された状態においてその第３要素に設定された大きさを超える動作力が作用する場合」とは、例えば、相対動作不能状態に陥っている際に生じ得る１つの現象が現れた場合である。このことから、本項に記載の態様は、相対動作不能状態に対処するための一態様であるといえる。また、本項の態様は、第３要素動作禁止装置が第３要素の動作を禁止するように作動した状態のままで、第３要素の動作を許容する態様であり、本項の態様によれば、相対動作不能状態に陥った場合であっても、第３要素の動作を許容することで、第１要素と第２要素とが相対動作しない状態での動作伝達が可能となる。その結果、運転者による適切なステアリング操作が可能となる。

本項にいう「動作力」は、第３要素を動作させる力を意味し、例えば、操作部材に加えられた操作力に依拠して第１要素を介して第３要素に作用する力や、転舵装置からの逆入力に依拠して第２要素を介して第３要素に作用する力等が該当する。本項における「第３要素動作許容機構」は、例えば、（Ａ）第３要素の動作を禁止するために第３要素動作禁止装置が発生させている力が上記動作力に負けることで、第３要素の動作を許容するような機構であってもよく、また、（Ｂ）電磁式クラッチ等の装置を主体として構成され、その装置が制御されることにより第３要素の動作を許容するような機構であってもよい。なお、第３要素動作許容機構を、制御によって作動させられる機構とすれば、制御装置，駆動回路等が必要となる。したがって、簡便な可変動作伝達装置の実現という観点からすれば、第３要素動作許容機構は、動作力の作用によって第３要素の動作を許容する構造のものの方が望ましい。

（５）前記第３要素動作禁止装置が、前記第３要素に設けられた被係止部と、前記ハウジングに設けられてその被係止部を係止可能な係止部とを有し、その係止部によって前記被係止部が係止された係止状態において前記第３要素の動作を禁止する構造とされるとともに、
前記第３要素と前記被係止部とが摩擦係合させられるとともに、それら第３要素と被係止部との間に生じる摩擦力に打ち勝つ動作力が前記第３要素に作用した場合にその第３要素の動作を許容する構造によって、前記第３要素動作許容機構が構成された（４）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、第３要素動作禁止装置を、特定のストッパ機構を有するものに限定するとともに、第３要素動作許容機構を、上記動作力の作用によって第３要素の動作を許容する構造のものに限定した態様である。詳しく言えば、第３要素と被係止部との間に生じる摩擦力が所定の大きさに設定されており、その設定された摩擦力より大きな動作力が作用した場合に、被係止部が係止部によって係止された状態のままで、その係止された被係止部に対する第３要素の動作を許容する構造である。つまり、第３要素動作許容機構は、何らかの装置の制御を伴うような機構とされておらず、本項の態様では、上述したように、比較的簡便な構造の可変動作伝達装置が実現することになる。

（６）前記第３要素が、回転動作するものとされ、前記被係止部が、前記第３要素と相対回転動作可能とされた回転部材に設けられており、前記第３要素動作許容機構が、その回転部材と前記第３要素と間に介装されたトレランスリングを含んで構成された（５）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、第３要素動作許容機構の構造をさらに具体的に限定した態様である。本項の態様では、前述した可変動作伝達装置、つまり、ストッパ機構を有する第３要素動作禁止装置を備えた可変動作伝達装置に、単にトレランスリングを追加することによって、第３要素動作許容機構が構成されているため、本項の態様によれば、コンパクト、かつ、簡便な構造の可変動作伝達装置が実現する。

（７）当該車両用ステアリングシステムが、車輪の転舵のための転舵力を自身が発生させる助勢力によって助勢する助勢機構を備えた（１）項ないし（６）項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

（８）前記助勢機構が、前記転舵装置に設けられた（７）項に記載の車両用ステアリングシステム。

（９）当該車両用ステアリングシステムが、自身を制御するための制御装置を備え、その制御装置が、前記ステアリング操作部材の操舵力に基づいて、前記助勢機構による助勢力を制御する助勢制御を実行するものとされた（７）項または（８）項に記載の車両用ステアリングシステム。

上記３つの項に記載の態様は、車輪の転舵力を、操作部材に加えられる操作力に加えて他の駆動源の力によってアシストする機能を有するシステムに関する態様であり、いわゆるパワーステアリングシステムに関する態様である。なお、「制御装置」には、例えば、コンピュータを主体とし、必要に応じて駆動源等についての駆動回路等を含んで構成される電子制御ユニットを採用することが可能である。

（１０）前記制御装置が、前記第３要素動作禁止装置によって前記第３要素の動作が禁止された状態において前記助勢機構による助勢力を増加させる助勢力増加制御を実行するものとされた（９）項に記載の車両用ステアリングシステム。

第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作が禁止されている場合、可変動作伝達装置の伝達比は固定され、操作部材の操作は一定の伝達比で転舵装置に伝達される。そのため、操作部材の操作量が大きくせざるを得ない状況も発生し、そのような状況において、操作の負担が大きくなる可能性がある。本項の態様によれば、第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作が禁止されている場合に、転舵力がより大きくアシストされるため、運転者の操舵操作に対する負担が軽減されることになる。

（１１）前記可変動作伝達装置が、前記第３要素動作禁止装置によって前記第３要素の動作が禁止された状態においてその第３要素に設定された大きさを超える動作力が作用した場合に、その第３要素の動作を許容する第３要素動作許容機構を有し、
前記制御装置が、前記第１要素と前記第２要素とが相対動作し得ない相対動作不能状態において、前記助勢力増加制御を実行するものとされた（１０）項に記載の車両用ステアリングシステム。

前述したように、相対動作不能状態で第３要素の動作が禁止されれば、可変動作伝達装置の差動機構は、いわゆるデッドロックを生じ、操舵操作が難しくなる。第３要素動作許容機構は、そのことに鑑みて設けられており、その機構によって、その第１要素と第２要素とが固定された状態での動作伝達が可能とされ、操作部材による車輪の転舵が可能とされる。しかし、第３要素動作許容機構は、設定された大きさを超える動作力が第３要素に作用した場合に機能することから、相対動作不能状態において、車輪を転舵させようとすれば、操作部材の操作力をある程度大きくせざるを得ない。このことは、運転者に、操舵操作に対する負担を強いることになる。本項の態様によれば、相対動作不能状態において第３要素動作許容機構を利用して車輪の転舵を行う場合に、転舵力が効果的にアシストされ、運転者の負担が効果的に軽減されることになる。

（１２）当該車両用ステアリングシステムが、前記第１要素と前記第２要素との相対動作量を検出する相対動作量検出器を備え、
前記制御装置が、その相対動作量検出器によって検出された相対動作量に基づいて、前記助勢力増加制御を実行するものとされた（１１）項に記載の車両用ステアリングシステム。

例えば、第１要素と第２要素との相対動作量が略０である場合、言い換えれば、第１要素の動作量と第２要素の動作量とが略等しい場合には、第１要素と第２要素とが実質的に相対動作し得ない場合であると考えることが可能である。本項の態様によれば、第１要素と第２要素との相対動作量を検出することで、相対動作不能状態を容易に検知することが可能である。そして、本項の態様によれば、その検知に基づいて、助勢機構による助勢力を増加させることが可能となる。上記相対動作量検出器によれば、確実に相対動作不能状態が検知でき、本項の態様によれば、より効果的な転舵力のアシストが可能となる。

なお、第１要素と第２要素との相対動作量は、先に述べたように、車両の走行速度のようなパラメータに依拠して変更するように制御可能とされている。そのため、そのような制御が行われている場合、ある時点においては、可変動作伝達装置の制御によって第１要素と第２要素との相対動作量が略０である状態が実現されることがある。しかし、相対状態不能状態では、上記パラメータの値の如何に拘わらず、第１要素と第２要素との相対動作量が略０となるため、そのことをもってして、相対不能状態であると認定することが可能である。具体的には、例えば、車両走行速度に応じて、可変動作伝達装置の伝達比が変更されるような制御である場合には、車両走行速度が変化していることを前提として、第１要素と第２要素との相対動作量が略０であるが維持されているときに、相対動作不能状態であると認定することが可能である。

本項における「相対動作量検出器」は、例えば、第１要素の動作量と第２要素の動作量とに基づいて相対動作量を検出するものを採用することが可能である。なお、それら第１要素の動作量および第２要素の動作量を、直接的に検出するように構成されてもよく、また、間接的に検出するように構成されてもよい。例えば、第１要素の動作量を、ステアリングホイールの回転角等の操作部材の操作量から検出するような構成とされてもよく、また、第２要素の動作量を、転舵ロッドの変位量等の転舵量から検出するような構成とされてもよいのである。

（１３）前記第３要素動作禁止装置が、前記第３要素に設けられた被係止部と、前記ハウジングに設けられてその被係止部を係止可能な係止部とを有し、その係止部によって前記被係止部が係止された係止状態において前記第３要素の動作を禁止する構造とされるとともに、
前記第３要素と前記被係止部とが摩擦係合させられるとともに、それら第３要素と被係止部との間に生じる摩擦力に打ち勝つ動作力が前記第３要素に作用した場合にその第３要素の動作を許容する構造によって、前記第３要素動作許容機構が構成され、
前記助勢力増加制御が、前記摩擦力に応じて、前記助勢制御における助勢力を増加させる制御である（１１）項または（１２）項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項の態様は、第３要素動作許容機構に、前述の摩擦力の作用を利用した構造を有するものを採用した場合の態様である。本項に記載の第３要素動作許容機構を採用する場合、相対動作不能状態において車輪の転舵を可能とするには、上記摩擦力に相当する分、操作力を増大させなければならない。本項の態様は、そのことに考慮し、転舵力を助勢する力を、上記摩擦力に基づいて定めており、本項の態様によれば、適切な転舵力の助勢が可能となる。なお、本項の態様においては、助勢力は、摩擦力に相当する分だけ大きく、つまり、摩擦力を丁度打ち消す分だけ大きくされてもよく、また、その摩擦力の一部に相当する分だけ大きく、つまり、摩擦力の何パーセントかを打ち消す分だけ大きくされてもよい。

（１４）前記制御装置が、前記可変動作伝達装置の前記駆動源の作動をも制御するものとされ、前記助勢力増加制御が実行される場合に、その駆動源が前記第３要素の動作に対して抵抗とならない状態を実現するものとされた（１１）項ないし（１３）項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

例えば、相対動作不能状態において前述の第３要素動作許容機構を利用して車輪の転舵を行う場合、第３要素に連結される駆動源も転舵に対する抵抗となり得る。具体的に言えば、駆動源が電動モータである場合、そのモータの通電端子の間が短絡させられた状態されれば、そのモータは、起電力に依拠する比較的大きな制動力を発生させる。それに対して、通電端子が相互にオープンな状態とされれば、起電力に依拠する制動力は発生させられず、そのモータは、殆ど、転舵に対する抵抗とはならないのである。本項の態様は、駆動源が転舵に対する抵抗とならないようにする態様であり、本項の態様によれば、可及的に、操舵操作の負担を軽減させることが可能となる。

（１５）当該車両用ステアリングシステムが、
前記ステアリング操作部材の操作力に応じて弾性的に変形する変形部材と、その変形部材の変形量を検出するための変形量センサとを有して、その変形量センサによって検出された変形量に基づいて前記ステアリング操作部材の操作力を検出する操作力検出器を備え、
前記制御装置が、その操作力検出器によって検出された前記ステアリング操作部材の操作力に基づいて前記助勢制御を実行するものとされた（９）項ないし（１４）項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項の態様によれば、操作部材の操作力が適切に検出できるため、効果的な転舵力のアシストが可能となる。本項の態様では、「変形部材」として、具体的には、トーションバーを採用することが可能であり、「変形量センサ」として、そのトーションバーの両端部の相対変位量（相対回転量）を検出する相対回転量センサを採用することが可能である。そして、変形量センサによって取得されたトーションバーの捻り量に基づいて、操作部材の操作力を検出するように構成することが可能である。

（１６）前記操作力検出器が、前記可変動作伝達装置に設けられた（１５）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項の態様のように、操作力検出器を、上記可変動作伝達装置に内蔵すれば、コンパクトなステアリングシステムを構築することができる

（１７）前記変形部材が、一端部が前記ステアリング操作部材と連結されるとともに他端部が前記第１要素と連結され、前記変形量センサが、前記変形部材の一端部と他端部との相対変位量を検出するものである（１５）項または（１６）項に記載の車両用ステアリングシステム。

（１８）前記変形部材が、一端部が前記転舵装置と連結されるとともに他端部が前記第２要素と連結され、前記変形量センサが、前記変形部材の一端部と他端部との相対変位量を検出するものである（１５）項または（１６）項に記載の車両用ステアリングシステム。

上記２つの態様は、操作力検出器を構成する変形部材の配設箇所に関する限定を加えた態様である。特に、後者の態様は、上記相対動作不能状態において第３要素動作許容機構を利用した転舵を行う場合に、効果的である。上述したように、第３要素動作許容機構は、第３要素に所定の動作力が作用した場合に機能するものであることから、変形部材が第２要素と転舵装置との間に配設されている場合には、その変形部材によっては、その所定の動作力に起因して必要となる操作力の増加分を、効果的に検出することができない。詳しく言えば、操舵の抵抗となる箇所の下流側では、操作力の増加分に応じた変形部材の変形量の増加は期待できないのである。したがって、上記２つの態様のうちの後者は、操作力の増加が操作力検出器によって適切に検出されなくても、助勢力増加制御によって、転舵力を適切にアシストさせることができるため、助勢力増加制御を実行するメリットが大きい。

それに対し、上記２つの態様のうちの前者は、上記相対動作不能状態において第３要素動作許容機構を利用した転舵を行う場合に、上述した操作力の増加分が操作力検出器によって検出可能であるため、助勢力増加制御による上記メリットは、何某かは得られるものの、後者程には充分に得られないことになる。しかし、そのことを積極的に捉えれば、前者の態様の場合、敢えて助勢力増加制御を実行せずしても、転舵力の比較的良好なアシストが行われることになるため、前者の態様は、助勢制御を簡便化するとうい観点において、有利な態様となる。

（１９）当該車両用ステアリングシステムが、自身を制御するための制御装置を備え、その制御装置が、前記第３要素動作禁止装置の作動を制御して前記第３要素の動作を禁止する第３要素動作禁止制御を実行するものとされた（１）項ないし（１８）項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項の態様のように、第３要素動作禁止装置を制御装置によって制御されるものとすれば、第３要素の動作の禁止を適切に行うことができ、また、後に説明するように、その禁止を解除することを、容易に行うことができる。

（２０）前記制御装置が、前記可変動作伝達装置において前記駆動源が第３要素を駆動できない失陥が発生した場合に、前記第３要素動作禁止制御を実行するものとされた（１９）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項にいう「駆動源が第３要素を駆動できない失陥」とは、例えば、駆動源自体に失陥のある場合，駆動源が電動のものであって電源からの電源線が断線した場合，駆動源に加わる負荷が過負荷となって保護回路が作動した場合等を、広く意味する。先に説明したように、第３要素の概して自由な動作が許容される失陥である場合には、操作部材の操作が転舵装置に伝達されない状態となるため、第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作を禁止することで、所定の伝達比の下、車輪の転舵が可能となる。なお、上記失陥には、前述の相対動作不能状態、つまり、差動機構の固着等によって第１要素と第２要素とが相対動作し得ない状態も含まれる。

（２１）前記制御装置が、前記第１要素と前記第２要素とが相対動作し得ない相対動作不能状態において、前記第３要素動作禁止装置の作動を制御して前記第３要素の動作が禁止されない状態を実現させる第３要素動作非禁止状態実現制御を実行するものとされた（１９）項または（２０）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項の態様によれば、上記相対動作不能状態に陥った場合でも、第３要素動作禁止装置によっては第３要素の動作が禁止されない。そのため、第１要素と第２要素とが相対動作しない状態での動作伝達が可能とされ、操作部材の操作による車輪の転舵が確保される。つまり、本項の態様によれば、相対動作不能状態に陥った場合であっても、運転者による適切なステアリング操作が可能となる。なお、本項にいう「第３要素動作非禁止状態実現制御」は、後に説明するように、第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作が禁止されている状態を解除するような制御であってもよく、また、第３要素の動作が禁止されることを、未然に防止するような制御であってもよい。後者の制御、つまり、第３要素動作禁止装置による第３要素の動作の禁止が実行されない制御である場合には、相対動作不能状態に起因する失陥が生じた際に、一時的にでもデッドロックを生じさせることがないため、運転者へのステアリング操作における操作違和感を低減させることが可能である。

（２２）前記制御装置が、前記可変動作伝達装置の前記駆動源の作動をも制御するものとされ、前記第３要素動作非禁止状態実現制御を実行する場合において、前記駆動源が前記第３要素の動作に対して抵抗をとならない状態を実現するものとされた（２１）項に記載の車両用ステアリングシステム。

先に説明したように、相対動作不能状態において前述の第３要素動作許容機構を利用して車輪の転舵を行う場合、第３要素に連結される駆動源も転舵に対する抵抗となり得る。本項に記載の態様は、そのことに考慮したものであり、本項の態様によれば、相対動作不能状態において、可及的に、操舵操作の負担を軽減させることが可能となる。本項に関する説明は、先の態様の説明と重複するため、ここでは省略する。

（２３）当該車両用ステアリングシステムが、前記第１要素と前記第２要素との相対動作量を検出する相対動作量検出器を備え、
前記制御装置が、その相対動作量検出器によって検出された相対動作量に基づいて、前記第３要素動作非禁止状態実現制御を実行するものとされた（２１）項または（２２）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項の態様は、例えば、第１要素と第２要素との相対動作量に基づいて、上記相対動作不能状態を検知し、その検知結果に基づいて、第３要素動作非禁止状態実現制御を実行するような態様とすることができる。したがって、相対状態不能状態において、確実に、第３要素の動作が禁止されない状態を実現することが可能となる。なお、本項の説明は、先に掲げた相対動作量検出器に関する項の説明と重複するため、ここでは、省略する。

（２４）前記制御装置が、前記第１要素と前記第２要素とが相対動作し得ない相対動作不能状態において、前記第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作が禁止されている場合に、その第３要素動作禁止装置の作動を制御して前記第３要素の動作の禁止を解除する第３要素動作禁止解除制御を実行することで、前記第３要素動作非禁止状態実現制御を実行するものとされた（２１）項ないし（２３）項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項の態様は、簡単に言えば、例えば、第３要素動作禁止制御の実行中に、相対動作不能状態に依拠して、第３動作の禁止を解除する態様である。言い換えれば、可変動作伝達装置の失陥時において、第３要素の動作を禁止する状態と、第３要素の動作を許容する状態とを、選択的に実現可能な態様であり、例えば、失陥の内容に応じて、それら２つの状態を選択的に実現可能な態様とすることもできる。

（２５）前記制御装置が、前記第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作が禁止されている場合において前記第３要素に設定された大きさを超える動作力が作用したときに、前記第３要素動作禁止解除制御を実行するものとされた（２４）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、第３要素動作禁止解除制御を実行する際の相対動作不能状態の認定に関する限定を加えた態様である。前述したように、相対動作不能状態に陥っている状態で、第３要素の動作が禁止されれば、差動機構にデッドロックが生じる。そして、その状態において、例えば操作部材を操作すれば、第３要素に設定された大きさを超える動作力が作用するという現象が発生し得る。本項の態様は、その現象が現れた場合に、制御装置によって、第３要素動作禁止装置による第３要素の動作の禁止を解除し、第３要素の動作を許容する態様である。本項の態様によれば、可変動作伝達装置が第３要素動作許容機構を有する前述の態様と同様に、第３要素に設定された大きさを超える動作力が作用した場合に、第３要素を動作させることができる。

（２６）前記第３要素動作禁止装置が、前記第３要素に設けられた被係止部と、前記ハウジングに設けられてその被係止部を係止可能な係止部とを有し、その係止部によって前記被係止部が係止された係止状態において前記第３要素の動作を禁止する構造とされるとともに、前記可変動作伝達装置が、前記係止状態において前記係止部と前記被係止部との間に作用する作用力を検出する作用力検出器を有し、
前記制御装置が、その作用力検出器によって検出された作用力が設定された大きさを超える場合に、前記第３要素動作禁止解除制御を実行するものとされた（２４）項または（２５）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、第３要素動作禁止装置を特定のストッパ機構を有するものに限定するとともに、その機構が有する係止部と被係止部との間の作用力に基づいて、第３要素動作禁止解除制御を実行する態様である。差動機構にデッドロックが生じている場合に、例えば操作部材を操作すれば、ストッパ機構は比較的大きな作用力を受けることが予想される。本項の態様は、この作用力に基づき相対動作不能状態を検知し、その検知結果に基づいて、第３要素動作禁止解除制御を実行する態様である。

本項にいう「作用力」は、前述の動作力の一種と考えることができ、例えば、係止状態における係止部と被係止部との間の作用・反作用力等が該当する。したがって、本項の態様は、前述の態様、つまり、第３要素に設定された大きさを超える動作力が作用したときに第３要素動作禁止解除制御を実行する態様の一態様と考えることができる。なお、本項における「作用力検出器」は、その具体的な構造が特に限定されるものではなく、例えば、係止部と被係止部との間、あるいは、それらのいずれかに設けられて、それら係止部と被係止部との間に作用する作用力を検出する荷重センサのようなものであってもよい。具体的には、係止部，被係止部のいずれかに設けられてそのいずれかの歪み量を取得する歪みゲージを有して、その歪みゲージによって取得された歪み量に基づいて上記作用力を検出するように構成することが可能である。

（２７）前記制御装置が、前記ステアリング操作部材の操作力が設定された大きさを超えた場合に、前記第３要素動作禁止解除制御を実行するものとされた（２４）項ないし（２６）項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

差動機構にデッドロックが生じている状態において操作部材を操作しようとすれば、操作部材に加えられる操作力は大きなものとなる可能性が高い。つまり、本項に記載の態様は、操作部材の操作力が設定された大きさを超える場合に、相対動作不能状態に陥ったとみなして第３要素の動作の禁止を解除し、第１要素から第２要素への動作の伝達を可能する態様である。なお、ステアリング操作部材は第１要素に連結されており、操作部材の操作力は、第１要素を介して第３要素に作用する動作力に関係するものとなる。したがって、操作部材の操作力は、前述の動作力の一種であると考えることができ、本項の態様は、前述の態様、つまり、第３要素に設定された大きさを超える動作力が作用したときに第３要素動作禁止解除制御を実行する態様の一態様と考えることができる。

（２８）当該車両用ステアリングシステムが、
前記ステアリング操作部材の操作力に応じて弾性的に変形する変形部材と、その変形部材の変形量を検出するための変形量センサとを有して、その変形量センサによって検出された変形量に基づいて前記ステアリング操作部材の操作力を検出する操作力検出器を備え、
前記制御装置が、その操作力検出器によって検出された前記ステアリング操作部材の操作力に基づいて、前記第３要素動作禁止解除制御を実行するものとされた（２７）項に記載の車両用ステアリングシステム。

（２９）前記操作力検出器が、前記可変動作伝達装置に設けられた（２８）項に記載の車両用ステアリングシステム。

（３０）前記変形部材が、一端部が前記ステアリング操作部材と連結されるとともに他端部が前記第１要素と連結され、前記変形量センサが、前記変形部材の一端部と他端部との相対変位量を検出するものである（２８）項または（２９）項に記載の車両用ステアリングシステム。

上記３つの態様は、操作部材の操作力を検出するための操作力検出器に関する態様である。その操作力検出器は、助勢制御に関する態様において説明した操作力検出器と同様のものとすることができる。したがって、上記３つの態様に関する説明は、先の説明と重複するため、ここでは省略する。

（３１）当該車両用ステアリングシステムが、前記第１要素と前記第２要素との相対動作量を検出する相対動作量検出器を備え、
前記制御装置が、その相対動作量検出器によって検出された相対動作量に基づいて、前記第３要素動作禁止解除制御を実行するものとされた（２４）項ないし（３０）頃のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、第３動作禁止解除制御を実行する際に、前述の相対動作量検出器による検出結果を利用する態様である。相対動作量検出器に関する先の態様の説明と重複するため、本項の説明は省略する。

（３２）前記第３要素動作禁止装置が、設定範囲内の前記第３要素の動作を許容しつつその設定範囲を超える前記第３要素の動作を禁止するものであり、
その制御装置が、前記設定範囲内の前記第３要素の動作が許容された状態において前記第１要素と前記第２要素とが相対動作し得ない場合に、前記第３要素動作禁止解除制御を実行するものとされた（３１）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作が禁止されている場合において、上記相対動作量の検出を可能とするための態様である。本項の態様では、第３要素動作禁止装置は、第３要素の動作を完全に禁止するのではなく、ある範囲内の動作が許容される状態で第３要素の動作を禁止する構造とされている。なお、本項にいう「設定範囲内」は、例えば、ガタや遊びのような小さな範囲とすることが可能である。本項の態様によれば、第３要素動作禁止装置が機能している状態においても、上記相対動作量に基づいて相対動作不能状態であるか否かを判定することが可能である。

（３３）前記第３要素動作禁止装置が、前記第３要素に設けられた被係止部と、前記ハウジングに設けられてその被係止部を係止する係止部とを有し、その係止部によって前記被係止部が係止された係止状態において前記第３要素の動作を禁止する構造とされるとともに、前記係止部と前記被係止部との間に遊間が設けられることによってその遊間に相当する分の前記第３要素の動作が前記設定範囲内の動作として許容される構造とされた（３２）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、第３要素動作禁止装置を、特定のストッパ機構を有するものに限定するとともに、上述の設定範囲を、係止部と被係止部とを係合させた状態におけるガタや遊びに限定した態様である。本項の態様によれば、第３要素の比較的微小な動作から、第１要素と第２要素とが相対動作しているか否かを判定することが可能である。

（４１）当該車両用ステアリングシステムが、さらに、前記第３要素動作禁止装置による前記第３要素の動作の禁止を無効化する第３要素動作禁止無効化装置を備えた（１）項ないし（３）項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、ここまでに掲げた態様のうちのいくつかを総括する態様である。本項にいう「第３要素動作禁止無効化装置」は、相対動作不能状態に対処する手段の総称と考えることもでき、本項の態様は、相対動作不能状態に対処を目的とする前述の各態様の上位概念的な態様と考えることができる。つまり、第３要素動作禁止無効化装置は、先に述べたように、第３要素の動作を許容する機構を主体として構成され、第３要素動作禁止装置によって動作が禁止されたままの状態において第３要素の動作を許容するものであってもよく、また、第３要素動作禁止装置による第３要素の動作の禁止が実現されないように、その第３要素動作禁止装置を制御するような構成とされてもよい。

（４２）前記可変動作伝達装置が、前記第３要素動作禁止装置によって前記第３要素の動作が禁止された状態においてその第３要素に設定された大きさを超える動作力が作用した場合に、その第３要素の動作を許容する第３要素動作許容機構を有するものとされ、
その第３要素動作許容機構によって前記第３要素動作禁止無効化装置が構成された（４１）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、前述の第３要素動作許容機構を有するものであるため、本態様によれば、その機構を有する態様に関して説明した効果と同様の効果が得られる。また、その態様に関連する各々の態様が有する技術的特徴を、本項の態様に対して採用することも可能である。

（４３）当該車両用ステアリングシステムが、自身を制御するための制御装置を備え、その制御装置が、前記第３要素動作禁止装置の作動を制御して前記第３要素の動作を禁止する第３要素動作禁止制御を実行するものとされており、
前記制御装置が、前記第１要素と前記第２要素とが相対動作し得ない相対動作不能状態において、前記第３要素動作禁止装置の作動を制御して前記第３要素の動作が禁止されない状態を実現させる第３要素動作非禁止状態実現制御を実行するものとされたことによって、前記第３要素動作禁止無効化装置が構成された（４１）項または（４２）項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、第３要素動作禁止装置の制御により、相対動作不能状態において、第３要素の動作が禁止されない状態を実現する態様であり、本態様によれば、第３要素動作非禁止状態実現制御に関して説明した先の各項における効果と同様の効果が得られる。また。その態様に関連する各々の態様が有する技術的特徴を、本項の態様に対して採用するとこも可能である。

図１は、第１実施例の車両用ステアリングシステムの全体構成を示す模式図である。
図２は、図１に示す可変動作伝達装置であるＶＧＲＳアクチュエータを示す断面図である。
図３は、図２のＶＧＲＳアクチュエータが備える可変動作伝達機構であるハーモニックギヤ機構を軸方向の視点において示した模式図である。
図４は、図２のＶＧＲＳアクチュエータが備える第３要素動作禁止装置であるロック機構を示す断面図（図２におけるＡ−Ａ断面）である。
図５は、伝達比制御において、車両走行速度と可変動作伝達装置に設定されている伝達比との関係を示すグラフである。
図６は、転舵力を助勢する助勢制御において設定されている操作トルクと助勢力との関係を示すグラフである。
図７は、第１実施例の車両用ステアリングシステムにおいて実行される助勢制御プログラムのフローチャートである。
図８は、第１実施例の車両用ステアリングシステムにおいて実行されるアクチュエータ制御プログラムのフローチャートである。
図９は、第１実施例の車両用ステアリングシステムが備える制御装置の機能ブロック図である。
図１０は、第２実施例の車両用ステアリングシステムが備える可変動作伝達装置であるＶＧＲＳアクチュエータを示す断面図である。
図１１は、第２実施例の車両用ステアリングシステムにおいて実行される助勢力増加制御の概念を示すグラフである。
図１２は、第２実施例の車両用ステアリングシステムにおいて実行されるアクチュエータ制御プログラムのフローチャートである。
図１３は、第２実施例の車両用ステアリングシステムにおいて実行される助勢制御プログラムのフローチャートである。
図１４は、第２実施例の車両用ステアリングシステムが備える制御装置の機能ブロック図である。

以下、請求可能発明のいくつかの実施例および変形例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した種々の態様で実施することができる。

＜第１実施例＞
（Ａ）ステアリングシステムの構成
図１に、本発明の第１実施例であるステアリングシステムの全体構成を模式的に示す。当該ステアリングシステムは、いわゆる電動パワーステアリングシステムであり、大きくは、操作装置１０と、転舵装置１２と、可変動作伝達装置としてのＶＧＲＳアクチュエータ１４と、制御装置としての電子制御ユニット１６（以下、「ＥＣＵ１６」略す場合がある）とに区分することができ、それらを構成要素として含んで構成されている。

操作装置１０は、ステアリング操作部材としてのステアリングホイール２０と、ステアリングコラム２２（以下、単に「コラム」２２と略する場合がある）とを含んで構成されている。コラム２２は、一端部にステアリングホイール２０が取り付けられたステアリングシャフト２４と、ステアリングシャフト２４を回転可能に保持するシャフトハウジングとしてのステアリングチューブ２６（以下、単に「チューブ２６」と略す場合がある）とを含んで構成されている。チューブ２６がインストゥルメンツパネルのリインフォースメントに固定されることで、コラム２２が車体に固定して設けられている。また、コラム２２には、シャフト２４のステアリングホイール２０が取付けられた箇所に、ステアリングホイール２０の操作角を操作部材の操作量として検出する操作角センサ２８が設けられている。

転舵装置１２は、車体（詳しくは、シャーシ）に固定されたハウジング３０と、ハウジング３０に軸方向（車両の左右方向）に移動可能に設けられた転舵ロッド３２とを主体として構成されている。転舵装置１２は、操作装置１０からの操舵力が入力される入力軸としてのピニオン軸３４を有している。転舵ロッド３２には、ピニオン軸３４に形成されたピニオン３６と噛合するラック３８が形成され、ピニオン軸３４と転舵ロッド３２とは、ラックアンドピニオン機構によって連結されている（図２参照）。そのような構造により、転舵装置１２は、ピニオン軸３４の回転によって転舵ロッド３２が軸方向に移動するようにされている。また、転舵ロッド３２の両端部の各々は、ボールジョイント４０を介して左右のタイロッド４２の各々の一端部に連結され、タイロッド４２の各々の他端部は、ボールジョイント４４を介して、左右の転舵車輪４６の各々を保持するステアリングナックル４８の各々が有するナックルアーム部５０に連結されている。さらに、転舵装置１２は、車輪４６の転舵に要する転舵力を助勢する助勢機構５２を備えており、転舵ロッド３２の軸方向の移動が助勢される構造とされている。図示は省略するが、転舵ロッド３２にはねじ溝（雄ねじ）が形成されており、また、転舵装置１２には、ハウジング３０内に、ベアリングボールを有して転舵ロッド３２のねじ溝に螺合するナットと、そのナットを回転させる電動モータとが設けられている。つまり、助勢機構５２は、それらねじ溝とナットとによって構成されるボールねじ機構を備え、電動モータの駆動力によって、転舵ロッド３２の移動が助勢される構造とされているのである。なお、転舵装置１２には、転舵ロッド３２の移動量を検出する転舵量センサ５４が設けられている。

ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、ステアリングホイール２０の回転に応じて回転するステアリングシャフト２４の回転を、転舵装置１２に伝達する機能を有する装置である。図１に示すように、ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、自身のハウジング８０が、転舵装置１２のハウジング３０に締結されることで、転舵装置１２に固定して設けられる。ＶＧＲＳアクチュエータ１４は入力軸８２を備えており、入力軸８２のハウジング８０から延び出す一端部が、ユニバーサルジョイント８４を介してインタミディエイトシャフト８６の一端部に連結される。インタミディエイトシャフト８６の他端部は、ユニバーサルジョイント８８を介して、ステアリングシャフト２４のステアリングホイール２０が取り付けられている端部とは反対側の端部に連結されている。

図２に、ＶＧＲＳアクチュエータ１４の断面図を示す。ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、ハウジング８０と、ハウジング８０に対して回転可能に設けられた入力軸８２と、ハウジング８０に対して回転可能に設けられた出力軸９０と、入力軸８２の回転を出力軸９０に伝達するとともに入力軸８２の回転と出力軸９０の回転との比である回転比を変更可能な可変伝達機構９２とを含んで構成されている。ハウジング８０は、３つのサブハウジング（上部ハウジング９４，下部ハウジング９６，ロック機構部ハウジング９８）が組立てられて構成されている。下部ハウジング９６にはフランジ部１００が設けられ、フランジ部１００には、一円周上の４等配の位置に締結穴１０２が穿設されている。フランジ部１００は、そのフランジ面が転舵装置１２のハウジング３０に設けられた台座部１０４の台座面に接する状態で、台座部１０４に取付られている。台座部１０４には、締結穴１０２に相応する位置に４つの雌ねじ穴１０６が設けられており、締結穴１０２と雌ねじ穴１０６との位置を合わせた状態で、締結材としてのボルト１０８により、フランジ部１００と台座部１０４とが締結されている。このようにしてＶＧＲＳアクチュエータ１４のハウジング８０が転舵装置１２のハウジング３０に固定されたことで、ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、転舵装置１２に固定され、ハウジング８０は、車体に対して相対回転不能に設けられた状態とされているのである。

入力軸８２は、上部軸１１０，下部軸１１２，トーションバー１１４の３つが一体化されたものとして構成されている。上部軸１１０は、ハウジング８０の上部から延び出ており、その延出する部分の外周にはセレーションが形成されている。このセレーションが形成された部分において、ユニバーサルジョイント８４が接続されており、操作装置１０からの回転が上部軸１１０に入力される。上部軸１１０は、段付の中空とされており、大径部とされた下部に下部軸１１２を挿通させている。上部軸１１０の大径部の内周面と下部軸１１２の外周面との間には、軸受１１６が介在させられており、上部軸１１０と下部軸１１２とは相対回転可能とされている。下部軸１１２は、下部がフランジ部１１８とされ、また、上端部に開口して軸方向に延びる有底穴が形成されている。トーションバー１１４は、一端部において、下部軸１１２に設けられた有底穴の底部にセレーション嵌合され、また、他端部において、上部軸１１０の上端部にセレーション嵌合されている。このような構成により、入力軸８２は、トーションバー１１４の捻りを許容し、その分だけ自身も捻られるものとされているのである。

出力軸９０は、それの下部が軸部１２０とされ、それの上部に、軸部１２０と一体的に形成されて軸部１２０より大きな径を有する円環部１２２が設けられている。入力軸８２を構成する下部軸１１２のフランジ部１１８は、出力軸９０の円環部１２２と軸部１２０とを繋ぐ鍔部に沿って位置しており、そのフランジ部１１８が円環部１２２に内包される状態とされている。軸部１２０は、中空とされており、上部に、入力軸８２を構成する下部軸１１２の下端部を嵌入させている。下部軸１１２の下端部の外周面と軸部１２０の中空穴の内周面との間には、ブシュ１２４が介在させられており、下部軸１１２と軸部１２０とが相対回転可能とされている。入力軸８２を構成する上部軸１１０は、その外周において軸受１２６を介して上部ハウジング９４に回転可能に保持され、また、出力軸９０の軸部１２０が、その外周において軸受１２８を介して下部ハウジング９６に回転可能に保持されている。上述のような構造とされていることで、入力軸８２および出力軸９０は、互いに同軸的に配置されるとともに相対回転可能とされ、両者がそれぞれ、ハウジング８０に対して回転可能とされているのである。

転舵装置１２の入力軸であるピニオン軸３４は、ピニオン３６より下の部分においてブシュ１３０を介してハウジング３０に保持され、また、ピニオン３６より上の部分において軸受１３２を介してハウジング３０に保持されることで、ハウジング３０に対して回転可能に設けられている。ピニオン軸３４の上端部には、セレーション外歯１３４が形成され、一方、上記出力軸９０の軸部１２０の下端部には、セレーション内歯１３６が形成されており、ＶＧＲＳアクチュエータ１４が転舵装置１２に取付られた状態においては、出力軸９０とピニオン軸３４とはセレーション嵌合するようにされている。このような構造とされることで、出力軸９０の回転がピニオン軸３４に伝達されるのである。

先に説明したように、転舵ロッド３２は、ハウジング３０に軸方向に移動可能に保持され、転舵ロッド３２に形成されたラック３８が、ピニオン軸３４のピニオン３６と噛合するように配置されている。この転舵ロッド３２のラック３８が形成された部位の背中側の部分には、転舵ロッド３２をバックアップするための機構が設けられている。詳しく言えば、ハウジング３０に設けられた穴には、転舵ロッド３２をそれの背後から支持する支持部材１４０が配設されており、その穴の端部にキャップ１４２が螺合されるとともに、支持部材１４０とキャップ１４２の間には圧縮コイルスプリング１４４が設けられている。このような機構によって、転舵ロッド３２がバックアップされ、ラック３８とピニオン３６との適切な噛合が担保されている。

可変伝達機構９２は、ハーモニックギヤ機構を採用する。このハーモニックギヤ機構の動力源として、ＶＧＲＳアクチュエータ１４には、モータ１５０（電動モータである）が設けられている。モータ１５０の出力軸であるモータ軸１５２は、中空とされており、入力軸８２、詳しくは下部軸１１２を自身に挿通させた状態で配設されている。モータ軸１５２の内周面と下部軸１１２の外周面との間には、軸受１５４，１５６が介在させられており、モータ軸１５２は、下部軸１１２に相対回転可能に保持されることで、ハウジング８０に対して回転可能とされている。モータ軸１５２の外周部には、周方向に複数の永久磁石１５８が固定的に配設されており、それらは、モータ１５０のロータを構成している。一方で、永久磁石１５８に対向するように、複数の極体１６０（コアにコイルが巻回されたもの）が、ハウジング８０の内面に固定的に配設され、それらの極体１６０の各々がステータ極とされることで、それら複数の極体１６０は、ステータを構成している。このような構造とされることで、モータ１５０は、いわゆるブラシレスモータとされているのである。なお、モータ軸１５２の回転位置（回転角度，回転位相と呼ぶこともできる）、つまり、ロータの回転角度位置は、モータ軸１５２の上端部に付設された付設リング１６２とハウジング８０の内面との間に設けられたレゾルバ１６４によって検出されるようになっており、モータ５０は、図示を省略する駆動回路によって、ロータの回転角度位置に応じて極体１６０への通電を切替えるようにして制御駆動される。また、モータ１５０の回転速度、厳密に言えば、モータ軸１５２の回転速度の制御等も、このレゾルバ１６４の検出信号を利用して行われる。

可変伝達機構９２は、第１サーキュラスプライン（第１リングギヤ）としてのステータギヤ１８０と、第２サーキュラスプライン（第２リングギヤ）としてのドリブンギヤ１８２と、それらに噛合するフレクスプラインとしてのフレキシブルギヤ１８４と、フレキシブルギヤ１８４を支持して波動を発生させるウェーブジェネレータとしての波動発生器１８６とを含んで構成されている。図３に、軸方向からみた可変伝達機構９２の模式図を示し、この図をも参照しつつ、可変伝達機構９２の構成および機能を説明すれば、以下のようである。

ステータギヤ１８０は、内歯が形成されたリングギヤであり、入力軸８２に、詳しくは、下部軸１１２のフランジ部１１８の外周部に固定されて設けられ、入力軸８２と相対回転不能とされている。ドリブンギヤ１８２は、内歯が形成されたリングギヤであり、出力軸９０の円環部１２２の内周部の上方端部に固定されて設けられ、出力軸９０と相対回転不能とされている。さらに言えば、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２とは、同軸的に設けられており、入力側のギヤであるステータギヤ１８０が、ＶＧＲＳアクチュエータ１４における出力側である下方に位置し、出力側のギヤであるドリブンギヤ１８２が、ＶＧＲＳアクチュエータ１４における入力側である上方に位置することで、それらは、あたかも互いの位置を入れ替えるようにして軸方向に並んで配置されている。ステータギヤ１８０の歯数とドリブンギヤ１８２の歯数とは、互いに異なり、ステータギヤ１８０が１０２歯とされているのに対し、ドリブンギヤ１８２が１００歯とされている。フレキシブルギヤ１８４は、外歯が形成されたリングギヤであり、比較的薄いものとされることで、可撓性を有している。フレキシブルギヤ１８４の歯数は、ドリブンギヤと同じ１００歯とされている。なお、ステータギヤ１８０を１００歯とし、ドリブンギヤ１８２を１０２歯とするようにギヤの歯数を入れ換えてもよい。

波動発生器１８６は、概して楕円状のカムとして機能するものであり、概して楕円板状をなす支持板１８８と、支持板１８８の外周端に嵌められたベアリング１９０とを含んで構成されている。支持板１８８には、それの中心に軸穴が設けられており、その軸穴にモータ軸１５２を嵌入させた状態で、モータ軸１５２に相対回転不能に接続されている。ベアリング１９０は、自身のインナレース１９２に支持板１８８の外周を嵌入させた状態で、支持板１８８に装着されている。ベアリング１９０のアウタレース１９４も、比較的薄いものとされており、可撓性を有している。フレキシブルギヤ１８４は、ベアリング１９０の外周に、ベアリング１９０のアウタレース１９４と相対回転不能な状態で装着されている。フレキシブルギヤ１８４は、波動発生器１８６によって楕円状に変形させられており、楕円の長軸上およびその近傍に位置する２箇所の部分で、ステータギヤ１８０，ドリブンギヤ１８２と噛合し、楕円の短軸上およびその周辺に位置する部分においてはそれらと完全に離れた状態とされている。

モータ軸１５２の回転を禁止した状態で、ステータギヤ１８０を回転させた場合、フレキシブルギヤ１８４は、ベアリング１９０のアウタレース１９４と共に、弾性変形を伴って噛合位置を移動させつつ楕円に沿って周回する。それにより、フレキシブルギヤ１８４と噛合するドリブンギヤ１８２も、ステータギヤ１８０と同方向に回転する。詳しく言えば、この場合、ドリブンギヤ１８２は、ステータギヤ１８０に対して、それらのギヤ比に応じた回転比（１０２／１００）で回転する（以下、この回転比を「基準回転比」という場合がある）。

ここでモータ軸１５２を回転させて波動発生器１８６を回転させる場合を考える。まず、説明を単純化するために、ステータギヤ１８０を固定させて考えれば、波動発生器１８６を回転させた場合、フレキシブルギヤ１８４は弾性変形し、噛合位置を移動させつつ回転する。ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との歯数が異なるため、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との間には、その歯数の差分に応じた量の回転角度差（回転位相差）が生じることになる。具体的には、波動発生器１８６の１回転あたり２歯分の回転角度差が生じる。より詳しく言えば、図３において、波動発生器１８６を時計回りに１回転させれば、ドリブンギヤ１８２は、ステータギヤ１８０に対して、２歯分反時計回りに回転することになる。

実際は、ステータギヤ１８０は、入力軸８２の回転に伴って回転するため、ステータギヤ１８０と波動発生器１８６との相対回転量により、ステータギヤ１８０に対するドリブンギヤ１８２の回転比、つまり、可変伝達機構９２の伝達比が決まる。具体的に言えば、ステータギヤ１８０の回転方向と波動発生器１８６との回転方向が同じであれば、ドリブンギヤ１８２は、上記基準回転比に応じた回転速度以下に減速され、逆に、ステータギヤ１８０の回転方向と波動発生器１８６との回転方向が反対であれば、ドリブンギヤ１８２は、上記基準回転比に応じた回転速度以上の回転速度に増速される。この増速，減速の程度は、ステータギヤ１８０の回転速度と、波動発生器１８６の回転速度との両者に依存するため、ステータギヤ１８０の回転速度に関連してモータ１５０の回転速度を変更することによって、伝達比を任意に変更することが可能である。このようにして、可変伝達機構９２は、入力軸８２の回転を出力軸９０に伝達するとともに、入力軸８２の回転量に対する出力軸９０の回転量の比、言い換えれば、入力軸８２の回転速度に対する出力軸９０の回転速度の比である伝達比を変更可能とされているのである。

以上のような構造から、可変伝達機構９２において、ハウジング８０に回転可能に設けられた入力軸８２の下部軸１１２とその下部軸８２に連結されたステータギヤ１８０とが第１要素として機能し、ハウジング８０に回転可能に設けられた出力軸９０とその出力軸９０に連結されたドリブンギヤ１８２が第２要素として機能する。また、ステータギヤ１８０およびドリブンギヤ１８２と噛合するフレキシブルギヤ１８４，そのフレキシブルギヤ１８４が装着された波動発生器１８６，その波動発生器１８６が接続されたモータ軸１５２等が第３要素として機能するのであり、それら３つの要素を含んで差動機構が構成されているのである。なお、先に説明したように、モータ軸１５２の回転を禁止した状態でのステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との回転比は、上記基準回転比となっており、その状態、つまり、第３要素の動作が禁止された状態における第１要素と第２要素との相対動作量は、第１要素の動作量に拘わらず、その回転比に対応するものとなる。

また、可変動作伝達装置としてのＶＧＲＳアクチュエータ１４は、第３要素を構成するモータ軸１５２の回転を禁止可能な第３要素動作禁止装置としてのモータ軸回転ロック機構２００（以下、単に「ロック機構２００」と略す場合がある）を備えている。そのロック機構２００について、それの断面図（図２におけるＡ−Ａ断面）である図４（ハウジング９８内部に収容されている構成要素のみを描いてある）をも参照しつつ、説明する。ロック機構２００は、電磁式ソレノイド２０２を駆動源とするものであり、そのソレノイド２０２と、ロック機構部ハウジング９８の内面に固定して設けられた固定ピン２０４の周りに回動可能なロックレバー２０６と、モータ軸１５２の外周にトレランスリング２０７を介して嵌められた回転部材としてのロックホルダ２０８とを含んで構成されている。そのトレランスリング２０７について詳しく説明すれば、トレランスリング２０７は、バネとして機能する波形形状をした部分を有する環状の部材を含んで構成されており、モータ軸１５２に嵌められている。そして、トレランスリング２０７は、その波形形状をした部分の弾性力によって、トレランスリング２０７の外周に嵌められた環状のロックホルダ２０８を支持している。また、トレランスリング２０７は、通常、その弾性力によって生じる摩擦力によって、モータ軸１５２に対するロックホルダ２０８の回転を禁止している。

ロックレバー２０６は、自身の一端部である先端部２１０がロックホルダ２０８に向かう向きに回動するように、固定ピン２０４を挿通させた状態で配設されたスプリング２１２によって付勢されており、また、ロックレバー２０６の他端部は、ソレノイド２０２に接続されている。ソレノイド２０２は、励磁されることによって、ロックレバー２０６を、それの先端部２１０がロックホルダ２０８から引き離される向きに回動させる構造とされている。ロックレバー２０６の先端部２１０は、係止部として機能し、ロックホルダ２０８の外周に形成された凹部２１４は、被係止部として機能し、先端部２１０は凹部２１４に係合可能とされている。

ソレノイド２０２が励磁された場合には、ロックレバー２０６がスプリング２１２の付勢力に抗して回動させられ、ロックレバー２０６の先端部２１０とロックホルダ２０８の凹部２１４との係合が解除されて、モータ軸１５２の回転は許容される（図４（ａ）参照）。また、ソレノイド２０２が消磁された場合には、ロックレバー２０６がスプリング２１２の付勢力によって、先端部２１０が凹部２１４と係合することで、モータ軸１５２の回転が禁止される（図４（ｂ）参照）。モータ軸１５２の回転が禁止された場合には、先に説明した基準回転比に応じた回転伝達が行われる。

上記ロック機構２００によってモータ軸１５２の回転が禁止された状態において、モータ軸１５２にそれを回転させようとする動作力が作用する場合を考える。そのモータ軸１５２を回転させようとする動作力が、先に述べたトレランスリング２０７とロックホルダ２０８との間に生じる摩擦力より大きい場合には、ロック機構２００がモータ軸１５２の回転を禁止するように作動している状態であっても、モータ軸１５２の回転は許容されることになる。このような構造から、ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作が禁止された状態において、第３要素に設定された大きさを超える動作力が作用した場合に、その動作力の作用によって第３要素の動作を許容する第３要素動作許容機構を有するものとされているのである。つまり、本ＶＧＲＳアクチュエータ１４では、トレランスリング２０７を含んで第３要素動作許容機構が構成されているのである。また、本ステアリングシステムは、ＶＧＲＳアクチュエータ１４がその第３要素動作許容機構を有することで、第３要素動作禁止装置による第３要素の動作の禁止を無効化する第３要素動作禁止無効化装置を含むものとされているのである。

ちなみに、ロックレバー２０６の先端部２１０には、歪みゲージ２１６が設けられており、その歪みゲージ２１６は、ロックレバー２０６とロックホルダ２０８との相互作用によって生じるロックレバー２０６の変形量を検出可能とされている。そして、本ステアリングシステムでは、そのロックレバー２０６の変形量に基づき、ロックレバー２０６とロックホルダ２０８とが係合状態にある場合におけるそれらの間に作用する作用力が推定されるのである。このように、ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、上記モータ軸１５２を回転させようとする動作力に応じたロックレバー２０６とロックホルダ２０８との間に作用する作用力を検出する作用力検出器を有するものとされているのである。

さらに、ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、先に説明したレゾルバ１６４とは別に、２つのレゾルバ２２０，２２２を備えている。レゾルバ２２０は、トーションバー１１４の上端部が嵌合する上部軸１１０と、ハウジング８０の内面との間に設けられており、上部軸１１０の回転角度位置を検出する検出器として機能する。また、レゾルバ２２２は、トーションバー１１４の下端部が嵌合する下部軸１１２の外周部に固定して設けられた付設リング２２４と、ハウジング８０の内面との間に設けられており、下部軸１１２の回転角度位置を検出するための検出器として機能する。２つのレゾルバ２２０，２２２の検出信号から、上部軸１１０と下部軸１１２との相対回転変位量を、上端部と下端部との相対変位量として検出することが可能であり、本ステアリングシステムでは、その相対回転変位量、つまり、トーションバー１１４の捻り変形量に基づいてステアリングホイール２０の操作力（詳しくは操作トルク）が推定される。このように、本ステアリングシステムは、上記相対変位量を基準としたステアリングホイール２０の操作力を検出する操作力検出器を備えるものとされ、その操作力検出器は、変形部材としてのトーションバー１１４と、一端部変位量センサ，他端部変位量センサとしてのレゾルバ２２０，２２２によって構成される相対変位量センサとを含んで構成されている。言い換えれば、ステアリングホイール２０と第１要素を構成するステータギヤ１８０との間に配設された変形部材であるトーションバー１１４と、それの捻り変形量を検出する変形量センサとを含んで構成され、ＶＧＲＳアクチュエータ１４内に設けられている。なお、ステアリングホイール２０の操作方向も、これらレゾルバ２２０，２２２の検出信号により推定することが可能である。

上記レゾルバ２２２は、検出した下部軸１１２の回転角度位置に基づいて、その下部軸１１２に連結されたステータギヤ１８０の回転角度を検出可能である。また、転舵装置１２に設けられた転舵量センサ５４は、検出された転舵ロッド３２の移動量に基づいて、ピニオン軸３４の回転角度、つまり、ドリブンギヤ１８２の回転角度を検出可能である。したがって、レゾルバ２２２と転舵量センサ５４との検出信号から、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との相対回転角度を、第１要素と第２要素との相対動作量として検出することが可能である。このように、本ステアリングシステムは、第１要素と第２要素との相対動作量を検出する相対動作量検出器を備えるものとされているのである。

（Ｂ）ステアリングシステムの制御
以上のような構造とされた本ステアリングシステムは、ＥＣＵ１６によって制御される。ＥＣＵ１６は、コンピュータを主体とするものであり、先に述べた操作角センサ２８、転舵量センサ５４、レゾルバ１６４，２２０，２２２、歪みゲージ２１６、および、各車輪に設けられた車輪速センサ２３０（図１では、一方の車輪４６に対して設けられたもののみが示されている）等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ１６は、転舵装置１２の助勢機構５２のモータ，ＶＧＲＳアクチュエータ１４のモータ１５０，ロック機構２００のソレノイド２０２のぞれぞれに対する駆動回路（ドライバ）を有しており、ＥＣＵ１６は、コンピュータが、それらの駆動回路を介して、助勢機構５２のモータ，モータ１５０，ソレノイド２０２の作動を制御するように構成されている。

ｉ）基本となる制御
ＥＣＵ１６は、基本となる制御として、２つの制御を実行する。その１つの制御は、前述したＶＧＲＳアクチュエータ１４が有する可変伝達機構９２に関する制御（以下、「伝達比制御」という場合がある）である。先に述べたように、ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、ステアリングシャフト２４の回転に対する転舵装置１２のピニオン軸３４の回転量の比、つまり、伝達比γを変更する可変伝達機構９２を有しており、その伝達比γの制御である伝達比制御を実行する。具体的に言えば、各車輪に設けられた車輪速センサ２３０によって検出された車輪速に基づいて車両の走行速度ｖを推定し、その推定された速度ｖに応じた伝達比γとなるように、可変伝達機構９２（詳しくは、モータ１５０の回転方向および回転速度）を制御するのである。

より詳しく言えば、伝達比γは、図５に示すように、車両の走行速度ｖが制御最低速度ｖ_ＭＩＮと制御最高速度ｖ_ＭＡＸとの間の範囲にある場合において、走行速度が高い程小さくなるように、言い換えれば、走行速度ｖが低い程大きくなるように設定されている。また、伝達比γに対応するモータ軸１５２の回転速度ｄφは、ステータギヤ１８０の回転速度に応じて定まるものであることから、本伝達比制御では、目標となるモータ軸１５２の回転速度ｄφは、操作角センサ２８の検出値に基づいて推定されたステアリングホイール２０の回転速度ｄδを利用して、その回転速度ｄδを基に、演算によって決定される。そして、決定された回転速度ｄφについての指令が駆動回路に発せられる。駆動回路は、レゾルバ１６４によって検出されたモータ軸１５２の回転角度位置を基に、モータ軸１５２が指令された回転速度ｄφで回転するように、モータ１５０を制御する。このような制御により、車両走行速度ｖに応じた伝達比γが実現されるのである。なお、本伝達比制御によれば、車両が速く走行している場合において、ステアリングホイール２０の操作角（操作量）に対する転舵車輪４６の転舵角（転舵量）が小さくされることで、車両の走行安定性が向上させられ、逆に、車両が遅く走行している場合において、テアリングホイール２０の操作角に対する転舵車輪４６の転舵角が大きくされることで、ステアリング操作の容易性が向上させられる。

ＥＣＵ１６が実行するもう１つの基本となる制御は、前述した転舵装置１２の助勢機構５２に関する制御（以下、「助勢制御」と言う場合がある）である。ＥＣＵ１６は、レゾルバ２２０，２２２によって検出されるトーションバー１１４の上端部と下端部との相対回転変位量Δτ（トーションバー１１４の捻り変形量）に基づいて、ステアリングホイール２０に加えられた操作力としての操作トルクＴを推定し、その推定した操作トルクＴに応じた助勢力Ｆ_Ａを発生させるように、助勢機構５２を、詳しくは、それが有する電動モータに供給される電力Ｗを制御するのである。操作トルクＴ若しく相対回転量Δτに対する供給電力Ｗ若しくは助勢力Ｆ_Ａは、図６に示すように設定されており、現時点での上記回転変位量Δτに応じた供給電力量Ｗが決定され、その供給電力量Ｗについての指令が、電動モータを駆動する駆動回路に発せられ、駆動回路は、電動モータに対してその供給電力量Ｗを供給するように作動する。このような制御によって、操作トルクＴに応じた転舵の助勢が行われることになる。具体的に言えば、トーションバー１１４の捻れが大きくなって上記相対回転変位量Δτが大きくなる場合は、操作トルクＴが大きいと推定され、電動モータに比較的大きな電力Ｗが供給されて、助勢機構５２による助勢力Ｆ_Ａが大きくされる。逆に、トーションバー１１４の捻れが小さく上記相対回転変位量Δτが小さい場合は、操作トルクＴが小さいと推定され、電動モータに比較的小さな電力Ｗが供給されて、助勢機構５２による助勢力Ｆ_Ａが小さくされる。

ｉｉ）第１失陥時制御
モータ１５０が第３要素を構成するモータ軸１５２を回転させることができない失陥が生じた場合には、ＥＣＵ１６によって、上述の伝達比制御に代えて、第１失陥時制御が実行される。この第１失陥時制御は、前記第３要素動作禁止装置であるロック機構２００を作動させ、詳しくは、ソレノイド２０２を消磁し、モータ軸１５２をロックすることで第３要素の回転を禁止する制御、つまり、第３要素動作禁止制御である。モータ１５０がモータ軸１５２を回転させることができない失陥が生じた場合とは、具体的には、例えば、断線等が原因でモータ軸１５２に駆動力を与えることができない場合や、モータ１５０が過負荷となり、保護回路が作動してモータ１５０が駆動力を発生し得ない状態とされた場合等である。それらの場合、モータ軸１５２の比較的自由な回転が許容されることになり、可変伝達機構９２においては、波動発生器１８６の自由な回転が許容される。そのため、それらの場合には、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との間の適切な回転伝達が行われなくなる。本ステアリングシステムでは、そのような事態に対処すべく、第１失陥時制御が実行される。

具体的に言えば、ＥＣＵ１６は、モータ１５０を駆動する駆動回路において、モータ１５０への電力供給状態をモニタしており、そのモニタ結果から、モータ１５０の断線，モータ１５０の過負荷を判断する。そして、断線若しくは過負荷と判断した場合に、ソレノイド２０２への電力供給を停止するのである。それにより、モータ軸１５２の回転が禁止されることになる。このような第１失陥時制御が実行されることで、先に述べたように、ドリブンギヤ１８２のステータギヤ１８０に対する回転比が上記基準回転比に固定され、その回転比に応じた固定的な伝達比γの下での車輪の転舵が実現される。

ｉｉｉ）第２失陥時制御
モータ１５０が過負荷となる一因として、可変伝達機構９２の構成要素であるステータギヤ１８０，ドリブンギヤ１８２，それらと係合するフレキシブルギヤ１８４および波動発生器１８６があたかも互いに固着されたような状態、言い換えれば、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２とが相対回転できない相対回転不能状態（「相対動作不能状態」の一種である）が考えられる。例えば、可変伝達機構９２への異物の噛み込み等により、相対回転不能状態を伴う失陥が発生し得る。この相対回転不能状態では、伝達比に応じた回転速度でモータ軸１５２を回転させようとしても、モータ軸１５２がその回転速度になり得ないことから、その状態が続けば、モータ１５０が過負荷となってしまうのである。

相対回転不能状態を伴う失陥が発生した場合において上記第１失陥時制御が実行され、モータ軸１５２の回転が禁止されれば、可変伝達機構９２がいわゆるデッドロックを起こし、操舵に支障をきたすこととなる。それに対処するため、ＥＣＵ１６は、第２失陥時制御を実行する。この第２失陥時制御は、ロック機構２００によるモータ軸１５２の回転の禁止を解除する制御、つまり、第３要素動作禁止解除制御が実行され、また、モータ１５０がモータ軸１５２の回転に対する抵抗とならないようにする制御が実行される。具体的に言えば、ソレノイド２０２に電力が供給されるとともに、駆動回路によって、モータ１５０がフリーな状態（以下、「モータフリー状態」という場合がある）、つまり、モータ１５０が有する各通電端子と電源との導通が遮断され、かつ、各通電端子がオープンな状態とされる。これによって、モータ１５０には電力が供給されず、また、モータ１５０は、起電力による力を発生し得ない状態とされる。

ＥＣＵ１６は、以下に示す３つの条件のいずれかを充足する場合に、第２失陥時制御を実行する。まず１つめの条件（以下、「第１条件」という場合がある）は、第３要素に設定された大きさを超える動作力が作用することである。具体的に言えば、ロックレバー２０６がロックホルダ２０８を係止する状態においてそれらの作用・反作用によってそれらの間に生じる力である作用力ＡＦが、設定閾力ＡＦ_０より大きいことである。先に述べたように、本ステアリングシステムでは、ＶＧＲＳアクチュエータ１４が、作用力検出器としての歪みゲージ２１６を有するものとされているため、その歪みゲージ２１６の検出信号に基づいて作用力ＡＦが検出される。その検出された作用力ＡＦに基づいて、この第１条件を充足するか否かを判定し、充足した場合に、以後、第１失陥時制御に代えて、第２失陥時制御が実行される。

２つめの条件（以下、「第２条件」という場合がある）は、ステアリング操作部材の操作力が設定された大きさを超えることである。可変伝達機構９２がデッドロックを起こしている場合、運転者がステアリングホイール２０を回転させようとした場合には、ステアリングホイール２０に加えられる操作力は、相当に大きくなる可能性が高い。本ステアリングシステムは、先に述べたように、ステアリングホイール２０とステータギヤ１８０との間に、２つのレゾルバ２２０，２２２を含んで構成される前述の操作力検出器、つまり、トーションバー１１４の相対回転変位量Δτに基づく操作力検出器を備えており、その検出器の検出結果に基づいて、上記第２条件の充足が判定される。具体的言えば、検出された操作力である操作トルクＴが設定された閾トルクＴ_０を超えた場合に、デッドロックを起こしている状態であると認定し、その認定に基づいて、この第２条件を充足しているか否が判定される。第２条件が充足されたと判断された場合に，第２失陥時制御が実行される。

３つめの条件（以下、「第３条件」という場合がある）は、第１要素と第２要素とが実質的に相対動作し得ないことである。具体的には、第１要素を構成するステータギヤ１８０の回転量Δθ_Ｓ（短い一定時間内における回転量であり、回転速度と考えることもできる）と、第２要素を構成するドリブンギヤ１８２の回転量Δθ_Ｄとが、殆ど一致しているという条件である。例えば、ＶＧＲＳアクチュエータ１４に、単にモータ１５０の断線等に起因する場合には、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との回転比は、基準回転比に応じたものとなるが、相対回転不能状態である場合には、その回転比は、常時、略１／１となる。第３条件は、そのことを考慮した条件である。なお、本ステアリングシステムのロック機構２００は、ロックレバー２０６とロックホルダ２０８との間、詳しくは、ロックレバー２０６の先端部２１０とロックホルダ２０８の凹部２１４との間に遊間２４０が設けられており、その遊間２４０に相当する設定範囲内の第３要素の回転を許容しつつ第３要素の回転を禁止するものとされている。このような構造から、本ＶＧＲＳアクチュエータ１４では、相対回転不能状態であっても、遊間２４０に相当する分の回転から、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との回転比が検出可能となっている。

具体的は、まず、ステータギヤ１８０の回転角度を検出可能なレゾルバ２２２の検出値に基づいて、ステータギヤ１８０の回転量Δθ_Ｓが認定され、ドリブンギヤ１８２の回転角度を検出可能な転舵量センサ５４の検出値に基づいて、ドリブンギヤ１８２の回転量Δθ_Ｄが認定される。そして、ステータギヤ１８０の回転量Δθ_Ｓが０でないことを前提として、ステータギヤ１８０の回転量Δθ_Ｓとドリブンギヤ１８２の回転量Δθ_Ｄとの差が、設定閾値Δθ_０（極めて０に近い値に設定されている）より小さいか否がが判断される。回転量の差が設定閾値Δθ_０より小さい場合に、上記第３条件が充足したと判断されて、第２失陥時制御が実行される。

以上のように、ＥＣＵ１６は、第１失陥時制御が実行された場合に、（Ａ）ロック機構の係止部と被係止部との間の作用力がに設定された大きさを超えたか、（Ｂ）ステアリング操作部材の操作力が設定された大きさを超えたか、（Ｃ）第１要素と第２要素とが実質的に相対動作し得ないかを判定することで、その失陥が相対回転不能状態に起因するものか否かを判定するものとされているのである。つまり、上述した３つの条件のうち少なくとも１つでも該当する場合には、相対回転不能状態に陥っていると判定し、ＥＣＵ１６は、第２失陥時制御を実行するのである。なお、上記第１条件，第２条件による判定は、いずれも、第３要素に作用する動作力が設定された大きさを超えたかについての判定とみなすことができる。

上述したような第２失陥時制御により、ＶＧＲＳアクチュエータ１４においては、入力軸８２と出力軸９０とがあたかも一体となった状態でのそれらの回転が許容され、適切な操舵が可能となる。また、その状態において、モータ１５０に過負荷が加わることをも回避可能である。また、第２失陥時制御では、第３要素動作禁止装置を制御することで、その装置による第３要素の動作の禁止が解除される。したがって、制御装置であるＥＣＵ１６が、この第２失陥時制御、詳しくは、第３要素動作禁止解除制御を実行するように構成とされていることによって、本ステアリングシステムは、第３要素動作禁止無効化装置を有するものとされているのである。なお、第２失陥時制御の開始の条件が、上述のように３つ存在することから、本ステアリングシステムは、３種の第３要素動作禁止無効化装置を備えていると考えることができる。また、第３要素動作禁止解除制御は、第３要素の動作が禁止されない状態を実現する制御であり、その意味において、第３要素動作非禁止状態実現制御の一種となっている。

ｉｖ）第２失陥時制御に関する変形例
なお、上述した第２失陥時制御は、一旦、第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作が禁止された後にその禁止を解除することで、第３要素動作禁止装置による第３要素の動作を禁止しない状態とする制御である。そのような態様の制御に代えて、相対回転不能状態において、直接的に、第２失陥時制御が実行されるような態様の制御とすることも可能である。例えば、先に述べた第３条件に関する判定は、つまり、第１要素と第２要素とが実質的に相対動作し得るか否かの判定は、ロック機構２００を作動させる前であっても行い得る。先に説明したように、相対回転不能状態である場合には、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との回転比は、常時、略１／１となるからである。そこで、通常状態において、常に、上記第３条件に関する判定を行い、第３条件を充足した場合に、第２失陥時制御を実行するような制御態様を採用することも可能である。つまり、このような制御態様によっても、第３要素動作非禁止状態実現制御を実行することができるのである。

なお、通常状態からの第２失陥時制御の開始にあたっては、上述した伝達比制御の実行を禁止し、モータ１５０を前述のフリー状態として、第３要素のモータ軸１５２の駆動を禁止すればよい。しかし、モータ軸１５２の回転は禁止されていないため、ロック機構２００の作動に関する制御を実行する必要はない。ちなみに、通常状態においては、伝達比制御が実行されており、ある車両走行速度ｖにおいて、その制御によってステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との回転比が１／１とされる場合がある。そこで、相対回転不能状態の認定の確実化に鑑みれば、車両走行速度ｖが変化していることを前提として，上記第３条件に関する判定を行うことが望ましい。

ｖ）第３要素動作許容機構と第２失陥時制御との関係
本ステアリングシステムは、ＶＧＲＳアクチュエータ１４が、先に説明した第３要素動作許容機構を有することで、第２欠陥時制御による第３要素動作禁止無効化装置とは別の第３要素動作禁止無効化装置を有するものとされている。その第３要素動作許容機構は、先に説明したように、モータ軸１５２に作用する動作力がトレランスリング２０７による摩擦力より大きい場合に、モータ軸１５２のロックホルダ２０８に対する回転を許容する機能を有している。その動作力は、ステアリングホイール２０に加えられた操作力や、転舵装置１２からの逆入力に起因し、ステータギヤ１８０，ドリブンギヤ１８２等を介してモータ軸１５２に作用する力である。第３要素動作許容機構は、ロック機構２００によってモータ軸１５２の回転が禁止されている場合であっても、そのような動作力の作用によってモータ軸１５２の回転を許容するものとされているのである。

上述のことに鑑みれば、第３要素動作許容機構と、第２失陥時制御とは、モータ軸１５２の回転の許容という機能において共通しており、本ステアリングシステムでは、第３要素動作禁止無効化装置が、冗長的に設けられていることになる。ちなみに、トレランスリング２０７による摩擦力に打ち勝つ動作力は、先に述べた第１条件の判定における設定作用力，第２条件の判定における設定操作力に対応する動作力より大きくされており、概ね、第３要素動作許容機構によるモータ軸１５２の回転の許容に先立って、第２失陥時制御が開始されるようになっている。したがって、本ステアリングシステムにおいては、第３要素動作許容機構は、フェールセーフ等の観点に基づいて設けられたバックアップ的な第３要素動作禁止無効化装置とされているのである。なお、逆に、第３要素動作許容機構によるモータ軸１５２の回転の許容に先立って第２失陥時制御が実行されるようにしてもよく、それらが、略同時に行われるようにしてもよい。また、本ステアリングシステムは、第３要素動作許容機構を設けないように変更することもでき、第２失陥時制御が実行されないように変更することも可能である。

ｖｉ）制御のフロー
本ステアリングシステムにおいてＥＣＵ１６によって実行される助勢制御プログラムのフローチャートを、図７に、アクチェータ制御プログラムのフローチャートを、図８に、それぞれ示す。それらのプログラムは、極短い時間間隔（例えば、数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃ）をおいて繰り返し実行される。以下、それらのフローチャートに沿って、先に説明した助勢制御のフローと、伝達比制御，第１失陥時制御，第２失陥時制御を含んだアクチュエータ制御のフローを説明する。

図７に示すように、転舵装置１２の助勢機構５２による助勢力を制御する助勢制御では、ステップ１（以下「Ｓ１」と略す場合がある。他のステップも同様である）において、レゾルバ２２０，２２２によって検出されるトーションバー１１４の上端部と下端部との相対回転変位量Δτが取得され、続くＳ２において、その相対回転変位量Δτに基づいて、助勢機構５２が有する電動モータへの供給電力量Ｗが決定される。次いで、Ｓ３において、その供給電力量Ｗについての指令が駆動回路に発せられる。このような制御によって、本ステアリングシステムでは、常時、ステアリングホイール２０に加えられた操作力に応じた車輪転舵についての助勢が行われる。

図８に示すように、アクチュエータの制御では、失陥フラグＦが用いられる。失陥フラグＦは、初期値が０に設定されており、モータ１５０が断線あるいは過負荷に陥った場合に、その値が１とされ、先に説明した相対回転不能状態となった場合に、その値が２とされるフラグである。

Ｓ１３およびＳ１４で、モータ１５０の断線，過負荷が判断され、断線，過負荷のいずれでもない場合は、Ｓ１５〜Ｓ１９の伝達比制御が実行される。つまり、車両走行速度ｖが推定され、その車両走行速度ｖを基に、図５に示すマップを参照して伝達比γが特定される。次いで、ステアリングホイールの回転速度ｄδが推定され、その回転速度ｄδと特定された伝達比γとに基づき、モータ軸１５２の回転させるべき速度Δφが決定され、その決定された回転速度Δφについての指令が、モータ１５０の駆動回路に発令される。

モータ１５０が断線、あるいは、過負荷に陥っている場合には、Ｓ２０において、ロック機構２００が作動させられて、モータ軸１５２がロックされる。つまり、第１失陥時制御の実行が開始され、モータ軸１５２の回転が禁止される。第１失陥時制御の開始に伴って、Ｓ２１において、失陥時フラグが１とされる。

失陥時フラグが１とされた後、Ｓ２２〜Ｓ２５の判定が実行される。Ｓ２２の判定は、先に説明した第１条件についての判定であり、ロックレバー２０６とロックホルダ２０８との間に生じる力である作用力ＡＦが、設定閾力ＡＦ_０より大きいか否かが判断される。Ｓ２３の判定は、第２条件についての判定であり、操作トルクＴが設定された閾トルクＴ_０を超えているか否かが判断される。Ｓ２４，Ｓ２５は、第３条件についての判定であり、ステータギヤ１８０が回転していることを前提として、ステータギヤ１８０の回転量Δθ_Ｓとドリブンギヤ１８２の回転量Δθ_Ｄとの差が、設定閾値Δθ_０より小さいか否がが判断される。それら第１条件ないし第３条件のいずれかが充足された場合に、Ｓ２６において、ロック機構２００が作動させられてモータ軸１５２のロックが解除されるとともに、駆動回路によって、先に説明したモータフリー状態が実現される。つまり、第２失陥時制御の実行が開始される。第２失陥時制御の開始にともなって、Ｓ２７において、失陥時フラグが２とされる。

一旦、第１失陥時制御が開始された場合には、Ｓ１２の判定によって、モータ軸１５２のロックが維持された状態において、上述の第１条件ないし第３条件の判定が繰り返され、また、一旦、第２失陥時制御が開始された場合には、Ｓ１１の判定によって、モータ軸１５２のロックが解除された状態およびモータフリー状態が維持される。

ｖｉｉ）制御装置の機能構成
ＥＣＵ１６は、上記助勢制御プログラムおよびアクチュエータ制御プログラムに従う処理を実行することから、図９に示すような機能構成を有していると考えることができる。詳しく言えば、ＥＣＵ１６は、上記助勢制御プログラムに従う処理を実行する助勢制御部Ｂ１と、上記アクチュエータ制御プログラムに従う処理を実行する可変動作伝達装置制御部としてのアクチュエータ制御部Ｂ２とを有している。

アクチュエータ制御部Ｂ２は、詳しく言えば、アクチュエータ制御プログラムのＳ１５〜１９に従う処理を実行する機能部として、伝達比制御部Ｂ２１を、Ｓ１３またはＳ１４の判定に応じてＳ２０に従う処理を実行する機能部として、第１失陥時制御部Ｂ２２を、Ｓ２２ないしＳ２５いずれかの判定に応じてＳ２６に従う処理を実行する機能部として、第２失陥時制御部Ｂ２３を有している。第１失陥時制御部Ｂ２２は、特定の状況下で、第３要素としてのモータ軸１５２の回転をロック機構２００によって禁止させる機能部であり、第３要素動作禁止制御部と考えることができ、また、第２失陥時制御部Ｂ２３は、モータ軸１５２の回転が禁止されている状態において、ロック機構２００の作動を制御してその回転の禁止を解除させることにより、モータ軸１５２の回転を許容する制御を実行する機能部であり、第３要素動作禁止解除制御部と考えることができ、また、第３要素の動作が禁止されない状態を実現する機能部である第３要素動作非禁止状態実現制御部の一種と考えることができる。

さらに詳しく言えば、第２失陥時制御部Ｂ２３は、３つの機能部を含んで構成されているといえる。その１つは、Ｓ２２の判定に基づくモータ軸１５２の回転禁止の解除、つまり、ロック機構２００における作用力が設定された大きさを超える場合にモータ軸１５２の回転禁止を解除する制御を実行する作用力依拠解除制御部Ｂ２３１であり、別の１つは、Ｓ２３の判定に基づく解除、つまり、ステアリングホイール２０に加わる操作力が設定された大きさを超えた場合にモータ軸１５２の回転禁止を解除する制御を実行する操作力依拠解除制御部Ｂ２３２である。そして、さらに別の１つは、Ｓ２５の判定に基づく解除、つまり、第１要素であるステータギヤ１８０と第２要素であるドリブンギヤ１８２が実質的に相対動作不能となった場合にモータ軸１５２の回転禁止を解除する制御を実行する相対動作依拠解除制御部Ｂ２３３である。

＜第２実施例＞
（Ａ）ステアリングシステムの構成
図１０に第２実施例のステアリングシステムが備える可変動作伝達装置としてのＶＧＲＳアクチュエータの断面図を示す。そのＶＧＲＳアクチュエータ２５０は、第１実施例のシステムが備えるＶＧＲＳアクチュエータ１４と同様、転舵装置１２に固定されて設けられる。本ステアリングシステムの全体構成は、図１に示すものと同様であるため、それについての説明は省略する。また、ＶＧＲＳアクチュエータ２５０は、先のＶＧＲＳアクチュエータ１４と同様、あるいは類似の構成要素を含んで構成されているため、それらについては、同じ符号を用いるものとし、それらについての説明は、簡略に行う。

ＶＧＲＳアクチュエータ２５０は、第１実施例におけるＶＧＲＳアクチュエータ１４と同様に、ハウジング２５２と、入力軸２５４と、出力軸２５６と、可変伝達機構９２とを含んで構成されている。ハウジング２５２は、３つのサブハウジング（上部ハウジング２６０，下部ハウジング２６２，ロック機構部ハウジング２６４）を含んで構成されている。上部ハウジング２６０と下部ハウジング２６２とは、締結材としてのボルト２６６によって締結されており、それらは容易に分離可能とされている。下部ハウジング２６２は、転舵装置１２のハウジング３０と、容易には分離できない程度に一体化されている。見方を変えれば、下部ハウジング２６２は、転舵装置１２のハウジング３０の一部と考えることもできる。つまり、ＶＧＲＳアクチュエータ２５０は、ハウジング２５２が、転舵装置１２のハウジング３０と一体化された態様のものであるといえる。上記構造により、ＶＧＲＳアクチュエータ２５０は転舵装置１２に固定され、ハウジング２５２は、車体に対して相対回転不能に設けられた状態とされるのである。

入力軸２５４は、下端部から軸方向における上方に延びる有底穴２７０が形成された段付の軸部２７２と、軸部２７２と一体的に軸部２７２の下端部に形成されたフランジ部２７４とを有する形状とされている。入力軸２５４は、ハウジング２５２の上部から延出しており、その延出する部分の外周にはセレーションが形成されている。このセレーションが形成された部分において、ユニバーサルジョイント８４が接続され、入力軸２５４には、操作装置１０からの回転が入力される。

出力軸２５６は、上方に位置する主体的な軸としての主軸２８０と、下方に位置する転舵装置１２の入力軸を兼ねるピニオン軸２８２と、主軸２８０とピニオン軸２８２とを繋ぐトーションバー２８４とが一体化されたものとして構成されている。主軸２８０は、中空とされており、軸方向の中間部には、軸直方向に拡がる鍔部２８６と、鍔部２８６の外周において軸方向に延びる円環部２８８とが、一体的に形成されている。ピニオン軸２８２は、その上部に、上端部から軸方向に延びる有底穴が形成され、軸方向における中間部に、ピニオン３６が形成されたものとなっている。主軸２８０の下端部は、ピニオン軸２８２の有底穴にブシュ２９０を介して挿入されており、主軸２８０とピニオン軸２８２とは相対回転可能とされている。主軸２８０の内部に、トーションバー２８４が配置されている。トーションバー２８４は、その上端部が、主軸２８０の上端部にピン２９２によって固定されており、トーションバー２８４と主軸２８０とは相対回転不能とされている。また、トーションバー２８４は、ピニオン軸２８２の有底穴の底部にセレーション嵌合されており、トーションバー２８４とピニオン軸２８２とは相対回転不能とされている。このような構造により、出力軸２５６は、トーションバー２８４の捻りを許容し、その分自身も捻られるようにされているのである。

入力軸２５４の有底穴２７０には、出力軸２５６を構成する主軸２８０の上部が挿通させられ、有底穴２７０の内周面と主軸２８０の上部の外周面との間には軸受３００が介在させられていることで、入力軸２５４と主軸２８０とは相対回転可能とされている。入力軸２５４は、上部ハウジング２６０の内面に、軸受３０２を介して回転可能に保持されている。また、出力軸２５６を構成するピニオン軸２８２は、中間部が下部ハウジング２６２と転舵装置のハウジング３０との両者に軸受３０４を介して保持されるとともに、下端部がブシュ３０６を介してハウジング３０に保持されることで、下部ハウジング２６２およびハウジング３０に回転可能に保持されている。上述のような構造とされていることで、入力軸２５４と出力軸２５６は、同軸的に配置されるとともに互いに相対回転可能とされ、両者がそれぞれ、ハウジング２５２に対して回転可能とされているのである。ピニオン軸２８２を含む転舵装置１２の構成については、第１実施例のものと同様であるため、説明を省略する。

可変伝達機構９２は、第１実施例のものと同様にハーモニックギヤ機構を採用し、ＶＧＲＳアクチュエータ２５０には、ハーモニックギヤ機構の動力源として、モータ１５０が設けられている。モータ１５０の出力軸であるモータ軸１５２は、中空とされており、入力軸２５４および出力軸２５６を自身に挿通させた状態で配設されている。詳しく言えば、モータ軸１５２は、軸受３２０およびブシュ３２２を介して、入力軸２５４に回転可能に保持されていることで、ハウジング２５２に対して回転可能とされている。第１実施例のものと同様に、モータ軸１５２の外周部にはロータを構成する永久磁石１５８が、ハウジング２５２の内面にはステータを構成する極体１６０が、それぞれ配設され、モータ１５０は、いわゆるブラシレスモータとされている。また、第１実施例のものと同様、モータ軸１５２の回転位置は、レゾルバ１６４によって検出され、極体１６０への通電の切替制御、モータ１５０の回転速度の制御等に利用される。

可変伝達機構９２は、第１実施例のものと同様、ステータギヤ１８０と、ドリブンギヤ１８２と、フレキシブルギヤ１８４と、波動発生器１８６とを含んで構成されている。ちなみに、ステータギヤ１８０は、入力軸２５４のフランジ部２７４の外周部に固定され、ドリブンギヤ１８２は、出力軸２５６を構成する主軸２８０の円環部２８８に固定されている。このような構造から、本可変伝達機構９２においては、ハウジング２５２に回転可能に設けられた入力軸２５４とその入力軸２５４に連結されたステータギヤ１８０とが第１要素として機能し、ハウジング２５２に回転可能に設けられた出力軸２５６の主軸２８０とその主軸２８０に連結されたドリブンギヤ１８２とが第２要素として機能する。可変伝達機構９２の他の部分の構成，動作，機能等は、第１実施例のものと同様であるため、ここでの説明は省略する。また、ＶＧＲＳアクチュエータ２５０も、第３要素動作禁止装置としてのモータ軸回転ロック機構２００を備えるとともに、トレランスリング２０７を備えている。つまり、ロック機構２００によってモータ軸１５２の回転が禁止されてる場合であってもその回転を許容する第３要素動作許容機構を備え、その第３動作許容機構を含んで構成される第３要素動作禁止無効化装置を備えるものとなっている。それらロック機構２００およびトレランスリング２０７の構造も、第１実施例のものと同様であるため、説明を省略する。

ＶＧＲＳアクチュエータ２５０は、先に説明したレゾルバ１６４とは別に、３つのレゾルバ３３０，３３２，３３４を備えている。レゾルバ３３０は、入力軸２５４とハウジング２５２の内面との間に設けられおり、入力軸２５４の回転角度位置を検出可能とされている。また、レゾルバ３３２は、出力軸２５６を構成する主軸２８０の下部とハウジング２５２の内面との間に、レゾルバ３３４は、出力軸２５６を構成するピニオン軸２８２とハウジング２５２の内面との間に設けられ、それぞれ、主軸２８０、ピニオン軸２８２の回転角度位置を検出可能とされている。レゾルバ３３２とレゾルバ３３４の検出信号から、主軸２８０とピニオン軸２８２との相対回転変位量を検出することが可能であり、その相対回転変位量に基づいてステアリングホイール２０の操作力を検出する操作力検出器として機能するものとなっている。つまり、本ＶＧＲＳアクチュエータ２５０では、自身の内部に操作力検出器を備え、その検出器は、転舵装置１２と第２要素を構成するドリブンギヤ１８２との間に配設された変形部材であるトーションバー２８４と、それの捻り変形量を検出する変形量センサとを含んで構成されているのである。

また、レゾルバ３３０とレゾルバ３３２の検出信号、あるいは、レゾルバ３３０とレゾルバ３３４の検出信号から、入力軸２５４の回転角度とピニオン軸２８２の回転角度との差分，比を検出することができる。それらによる検出の結果は、第１実施例の場合と同様、助勢力，波動発生器１８６の回転方向の決定に利用されるとともに、入力軸２５４と出力軸２５６の回転比の制御に利用される。さらに、レゾルバ３３０の検出信号とレゾルバ３３２の検出信号とから、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との相対回転角度を、第１要素と第２要素との相対動作量として検出することが可能であり、本ステアリングシステムは、第１要素と第２要素との相対動作量を検出する相対動作量検出器を備えるものとされているのである。

（Ｂ）ステアリングシステムの制御
本実施例のステアリングシステムの制御は、通常状態，失陥時のいずれの制御も、上記第１実施例のものと、概ね同様とされているため、異なる部分についてのみ説明する。

第１実施例におけるＶＧＲＳアクチュエータ１４では、トーションバー１１４は、入力軸８２に設けられている。それに対して、本実施例におけるＶＧＲＳアクチュエータ２５０では、トーションバー２８４は、出力軸２５６に設けられている。つまり、操作力検出器が、出力軸２５６に対応して設けられているのである。したがって、相対回転不能状態であって、かつ、ロック機構２００によってモータ軸１５２の回転が禁止された状態、つまり、可変伝達機構９２にデッドロックが生じている状態において、ステアリングホイール２０に大きな操作力が加わったとしても、トーションバー１１４が捻られない。そのため、上述の操作力検出器では、その操作力を検出できない。このことに鑑み、本実施例のステアリングシステムの制御では、前述した第２条件についての判定（図８のフローチャートのＳ２３）は行われず、また、その判定に基づく第２失陥時制御の実行は行われないようにされている。そのことから、先の実施例のシステムにおいてＥＣＵ１６が有していた機能部である操作力依拠解除制御部Ｂ２３２（図９参照）は、本実施例のステアリングシステムにおいては、存在していない。

また、本実施例のステアリングシステムの制御において前述の第３条件についての判定を行う際には、レゾルバ３３０の検出値に基づいてステータギヤ１８０の回転量Δθ_Ｓの認定が行われ、レゾルバ３３２の検出値に基づいて、ドリブンギヤ１８２の回転量Δθ_Ｄの認定が行われる。

＜第３実施例＞
第３実施例のステアリングシステムは、第２実施例のステアリングシステムと同じ構成のシステムとされている。それに対して、制御に関して言えば、ＶＧＲＳアクチュエータ２５０に関する制御と、転舵装置１２の助勢機構５２に関する制御との両者において異なる。

ＶＧＲＳアクチュエータ２５０に関する制御について言えば、前述した第１失陥時制御、つまり、モータ１５０の断線，過負荷に対処するための制御は、第２実施例，第１実施例の場合と同様に実行されるものの、第２失陥時制御、つまり、固着等によってステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２とが相対回転不能状態に陥った場合の制御が異なる。本実施例では、第１失陥時制御を経て、第２失陥時制御が実行されるだけでなく、相対回転不能状態であると認定された場合には、第１失陥時制御を経ずして、第２失陥時制御が実行されるようにもなっている。

第２失陥時制御の内容を詳しく説明すれば、第１失陥時制御が実行された後に第２失陥時制御が実行される場合には、第１失陥時制御において行われたモータ軸１５２のロックは解除されず、単に、モータ１５０が前述のモータフリー状態とされる。また、第１失陥時制御が実行されずに、第２失陥時制御が実行される場合には、モータフリー状態とするとともに、モータ１５０の過負荷を未然に防止する等の目的から、ロック機構２００によって、モータ軸１５２がロックされる。

上述のような第２失陥時制御が実行されるため、その制御が実行される間は、ロック機構２００によってモータ軸１５２の回転は禁止される。ところが、前述のトレランスリング２０７が設けられていることから、トレランスリング２０７の摩擦力を超える大きさの動作力がをモータ軸１５２に作用した場合には、モータ軸１５２の回転は許容されることになる。このトレランスリング２０７の機能、つまり、第３要素動作許容機構の機能により、相対回転不能状態であって、かつ、ロック機構２００によってモータ軸１５２がロックされている場合であっても、可変動作伝達機構９２がデッドロックを起こさず、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２とが一体的になった状態での車輪の転舵、つまり、伝達比が１：１となる状態での車輪の転舵が可能とされるのである。

しかし、相対回転不能状態における操舵操作は、トレランスリング２０７が発生させる摩擦力に打ち勝つ動作力がモータ軸１５２に作用することが前提であることから、その摩擦力に打ち勝つ分だけ大きな操作力を必要とする。したがって、運転者は、その分の負担を強いられることになる。本実施例では、そのことに鑑み、第２失陥時制御が実行されている場合には、助勢機構５２による助勢力を増加させる制御である助勢力増加制御が実行される。

通常時には、助勢機構５２が図１１（ａ）に示すような助勢力Ｆ_Ａを発生させるようにされているのに対し、助勢力増加制御では、図１１（ｂ）に示すような助勢力ΔＦ_Ａが追加される。つまり、上述したトレランスリング２０７が発生させる摩擦力を丁度打ち消す動作力がモータ軸１５２に作用するように、その摩擦力に応じた助勢力ΔＦ_Ａが追加されるのである。したがって、図１１（ｃ）に示すように、助勢機構５２が発生させる助勢力Ｆ_Ａは、通常時に比較して増加させられることになる。追加された助勢力ΔＦ_Ａは、出力軸２５６，ドリブンギヤ１８２を介して、モータ軸１５２に伝達され、その伝達された力は、トレランスリング２０７の摩擦力に対抗する力となる。その結果、理論上、通常状態におけいてステアリングホイール２０に加える操作力と同じ大きさの操作力によって、車輪を転舵させることが可能となる。このように、本実施例では、助勢機構５２による助勢力を増加させることで、相対動作不能状態に陥った場合における運転車の負担を軽減しているのである。ちなみに、先に説明したように、助勢力Ｆ_Ａの制御は、助勢機構５２の電動モータへ供給する供給電力量Ｗを制御することによって行われ、実際の制御においては、追加する助勢力ΔＦ_Ａに見合う分の電力量ΔＷだけ、供給電力量Ｗが増加される。

本実施例のステアリングシステムでは、図１２に示すアクチュエータ制御プログラムが実行される。このプログラムに従う処理では、先の実施例における制御と同様、Ｓ３３およびＳ３４で、モータの断線，過負荷が判断される。そして、いずれかの現象が生じた場合には、Ｓ４４，Ｓ４５において、第１失陥時制御が開始され、モータ軸１５２がロック機構２００によってロックされ、失陥時フラグＦが１とされる。モータの断線，過負荷のいずれの現象も発生していない場合には、Ｓ３５〜Ｓ３７の判定が行われる。この判定は、先の実施例における第３条件についての判定と同様であり、ステータギヤ１８０が回転しているときにおいて、ステータギヤ１８０の回転量Δθ_Ｓとドリブンギヤ１８２の回転量Δθ_Ｄとの差が、設定閾値Δθ_０より小さいか否か、つまり、相対回転不能状態であるか否かが判断される。ただし、Ｓ３５において、車両走行速度ｖが変化しているか否かが判断され、変化していることを前提条件として、Ｓ３６，Ｓ３７の相対回転不能状態についての判断がなされる。第１失陥時制御が実行されていない場合にはＳ３９〜Ｓ４３の伝達比制御が実行されているため、先に説明したように、相対回転不能状態の認定の確実化を帰すために、上記前提条件が設定されている。

相対回転不能状態となっている場合には、Ｓ４６〜Ｓ４８において、第２失陥時制御が開始され、モータ軸１５２がロック機構２００によってロックされるとともに、モータ１５０が、前述のモータフリー状態とされ、失陥時フラグＦが２とされる。相対回転不能状態となっていない場合には、Ｓ３９〜Ｓ４３の処理、つまり、伝達比制御に関する処理が実行される。それらの処理は、先の実施例の場合と同様の処理である。

一旦、第１失陥時制御が開始された場合には、Ｓ３２の判定によって、Ｓ３６，Ｓ３７の判定処理、つまり、相対回転不能状態についての判定処理が実行される。この判定処理は、モータ軸１５２のロックが維持された状態において行われるため、先に説明したように、ロックレバー２０６の先端部２１０とロックホルダ２０８の凹部２１４との間の遊間２４０を利用して行われる。相対回転不能状態である場合には、Ｓ４６以降の処理によって、第２失陥時制御が開始される。相対回転不能状態ではない場合には、第１失陥時制御の実行が継続される。また、一旦、第２失陥時制御が開始された場合には、Ｓ３１の判定によって、その制御が継続される。

また、本実施例のステアリングシステムでは、図１３に示す助勢制御プログラムが実行される。このプログラムでは、Ｓ５３において、先に説明した失陥時フラグＦを利用した判定、つまり、上述の相対回転不能状態であるか否かの判定が行われる。相対回転不能状態でない場合には、第１実施例，第２実施例の場合と同様に、転舵力のアシストが行われる。相対回転不能状態に陥っている場合には、Ｓ５５において、操舵操作が行われているか否が判断され、操舵操作が行われている場合に限り、Ｓ５６において、先に説明したように、助勢機構５２の電動モータへの供給電力量Ｗが増加させられ、助勢力が増加させられることになる。なお、操舵操作が行われているかか否かの判断は、操作角センサ２８によって検出されたステアリングホイール２０の回転角度の微妙な変化に基づいて行われ、操舵操作が行われていると認定された場合には、その変化に基づいて、操舵操作の方向も特定される。

上記アクチュエータ制御プログラムおよび助勢制御プログラムに従う処理を実行するＥＣＵ１６は、図１４に示すような機能構成を有していると考えることができる。詳しく言えば、ＥＣＵ１６は、上記助勢制御プログラムに従う処理を実行する助勢制御部Ｃ１を有している。そして、その助勢制御部Ｃ１は、Ｓ５３の判定に基づきＳ５５，Ｓ５６の処理を実行する機能部、つまり、相対回転不能状態において助勢機構５２による助勢力を増加させる助勢力増加部Ｃ１１を有している。

また、ＥＣＵ１６は、上記アクチュエータ制御プログラムに従う処理を実行する可変動作伝達装置制御部として、アクチュエータ制御部Ｃ２を有しており、そのアクチュエータ制御部Ｃ２は、先の実施例のシステムと同様に、伝達比制御部Ｃ２１，第３要素動作禁止制御部としての第１失陥時制御部Ｃ２２とを有している。そしてアクチュエータ制御部Ｃ２は、さらに、相対回転不能状態の検知に基づいてＳ４６〜Ｓ４８の処理を実行する機能部として、第２失陥時制御部Ｃ２３を有している。

本実施例のステアリングシステムは、上述した態様のシステムであるが、以下のように変形して実施することが可能である。例えば、上記態様のシステムは、第２実施例と同様のＶＧＲＳアクチュエータ２５０を採用するが、第１実施例と同様のＶＧＲＳアクチュエータ１４を採用することも可能である。ＶＧＲＳアクチュエータ１４では、トーションバー１１４がステータギヤ１８０とステアリングホイール２０との間に配設されている。普通に考えれば、第２失陥時制御が実行されている場合において、トレランスリング２０７の摩擦力によって操作力の大きくせざるを得ないと考えられるが、ＶＧＲＳアクチュエータ１４を採用する場合には、トーションバー１１４の配設箇所の関係で、操作力の増加に応じてトーションバー１１４の捻り変形量が多くなる。その結果として、ＶＧＲＳアクチュエータ１４を採用する場合には、助勢力増加制御に拠らずとも、ある程度の助勢力の増加が見込めることになるのである。したがって、助勢力増加制御を採用するメリットは、第２実施例と同様のＶＧＲＳアクチュエータ２５０を採用する場合に比較して小さいものとなる。

また、上記態様のシステムでは、助勢力増加制御において、トレランスリング２０７が発生させる摩擦力を丁度打ち消す動作力がモータ軸１５２に作用するように、助勢力ΔＦ_Ａが追加されている。このような大きさの助勢力ΔＦ_Ａを追加するのではなく、例えば、摩擦力に応じて、その摩擦力の何パーセントかが打ち消されるような動作力が作用するように、付勢力ΔＦ_Ａを追加してもよい。

上記態様のシステムにおいては、第１失陥時制御の実行中において第２失陥時制御の実行を開始するための判定として、先の実施例における第３条件についての判定と同様の判定のみを、つまり、ステータギヤ１８０の回転量Δθ_Ｓとドリブンギヤ１８２の回転量Δθ_Ｄとの差に基づく判定のみを行っている。その判定に加えあるいはその判定に代えて、先の実施例における第１条件のについての判定、つまり、ロック機構２０に作用する作用力に基づく判定を行い、その判定の結果に従って第２失陥時制御が開始されるようにすることも可能である。

Claims

運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
車体に対して固定的に設けられたハウジングと、(a)前記ステアリング操作部材と連結されて自身の動作量がそのステアリング操作部材の操作量に応じた動作量となるように前記ハウジングに動作可能に設けられた第１要素と、(b)前記第１要素と相対動作可能に前記ハウジングに設けられた第２要素と、(c)前記第１要素および前記第２要素と係合する第３要素とを含んで構成される差動機構と、前記ハウジングに固定的に設けられて前記第３要素を駆動する駆動源とを有し、前記第１要素と第２要素との相対動作量を前記第３要素の駆動量に応じて変更可能とされた可変動作伝達装置と、
前記第２要素と連結され、その第２要素の動作量に応じた転舵量となる車輪の転舵を実現する転舵装置とを備えた車両用ステアリングシステムであって、
前記可変動作伝達装置が、前記第３要素の動作を禁止可能な第３要素動作禁止装置を有するとともに、当該車両用ステアリングシステムが、その第３要素動作禁止装置による前記第３要素の動作の禁止を無効化する第３要素動作禁止無効化装置を備えた車両用ステアリングシステム。
前記可変動作伝達装置が、前記第３要素動作禁止装置によって前記第３要素の動作が禁止された状態においてその第３要素に設定された大きさを超える動作力が作用した場合に、その第３要素の動作を許容する第３要素動作許容機構を有するものとされ、
その第３要素動作許容機構によって前記第３要素動作禁止無効化装置が構成された請求の範囲第１項に記載の車両用ステアリングシステム。
前記第３要素動作禁止装置が、前記第３要素に設けられた被係止部と、前記ハウジングに設けられてその被係止部を係止可能な係止部とを有し、その係止部によって前記被係止部が係止された係止状態において前記第３要素の動作を禁止する構造とされるとともに、
前記第３要素と前記被係止部とが摩擦係合させられるとともに、それら第３要素と被係止部との間に生じる摩擦力に打ち勝つ動作力が前記第３要素に作用した場合にその第３要素の動作を許容する構造によって、前記第３要素動作許容機構が構成された請求の範囲第２項に記載の車両用ステアリングシステム。
前記第３要素が、回転動作するものとされ、前記被係止部が、前記第３要素と相対回転動作可能とされた回転部材に設けられており、前記第３要素動作許容機構が、その回転部材と前記第３要素と間に介装されたトレランスリングを含んで構成された請求の範囲第３項に記載の車両用ステアリングシステム。
当該車両用ステアリングシステムが、車輪の転舵のための転舵力を自身が発生させる助勢力によって助勢する助勢機構と、自身を制御するための制御装置と、前記第１要素と前記第２要素との相対動作量を検出する相対動作量検出器とを備え、
その制御装置が、前記ステアリング操作部材の操舵力に基づいて、前記助勢機構による助勢力を制御する助勢制御を実行するとともに、前記第３要素動作禁止装置によって前記第３要素の動作が禁止された状態で、前記相対動作量検出器によって検出された相対動作量に基づいて前記第１要素と前記第２要素とが相対動作し得ない相対動作不能状態にあることが検出された場合において、前記助勢機構による助勢力を増加させる助勢力増加制御を実行するものとされた請求の範囲第２項ないし第４項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
前記第３要素動作禁止装置が、前記第３要素に設けられた被係止部と、前記ハウジングに設けられてその被係止部を係止可能な係止部とを有し、その係止部によって前記被係止部が係止された係止状態において前記第３要素の動作を禁止する構造とされるとともに、
前記第３要素と前記被係止部とが摩擦係合させられるとともに、それら第３要素と被係止部との間に生じる摩擦力に打ち勝つ動作力が前記第３要素に作用した場合にその第３要素の動作を許容する構造によって、前記第３要素動作許容機構が構成され、
前記助勢力増加制御が、前記摩擦力に応じて、前記助勢制御における助勢力を増加させる制御である請求の範囲第５項に記載の車両用ステアリングシステム。
当該車両用ステアリングシステムが、自身を制御するための制御装置を備え、その制御装置が、前記第３要素動作禁止装置の作動を制御して前記第３要素の動作を禁止する第３要素動作禁止制御を実行するものとされており、
前記制御装置が、前記第１要素と前記第２要素とが相対動作し得ない相対動作不能状態において、前記第３要素動作禁止装置の作動を制御して前記第３要素の動作が禁止されない状態を実現させる第３要素動作非禁止状態実現制御を実行するものとされたことによって、前記第３要素動作禁止無効化装置が構成された請求の範囲第１項に記載の車両用ステアリングシステム。
前記制御装置が、前記可変動作伝達装置において前記駆動源が第３要素を駆動できない失陥が発生した場合に、前記第３要素動作禁止制御を実行するものとされた請求の範囲第７項に記載の車両用ステアリングシステム。
当該車両用ステアリングシステムが、前記第１要素と前記第２要素との相対動作量を検出する相対動作量検出器を備え、
前記制御装置が、その相対動作量検出器によって検出された相対動作量に基づいて、前記第３要素動作非禁止状態実現制御を実行するものとされた請求の範囲第７項または第８項に記載の車両用ステアリングシステム。
前記制御装置が、前記第１要素と前記第２要素とが相対動作し得ない相対動作不能状態において、前記第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作が禁止されている場合に、その第３要素動作禁止装置の作動を制御して前記第３要素の動作の禁止を解除する第３要素動作禁止解除制御を実行することで、前記第３要素動作非禁止状態実現制御を実行するものとされた請求の範囲第７項ないし第９項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
前記制御装置が、前記第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作が禁止されている場合において前記第３要素に設定された大きさを超える動作力が作用したときに、前記第３要素動作禁止解除制御を実行するものとされた請求の範囲第１０項に記載の車両用ステアリングシステム。
前記第３要素動作禁止装置が、前記第３要素に設けられた被係止部と、前記ハウジングに設けられてその被係止部を係止可能な係止部とを有し、その係止部によって前記被係止部が係止された係止状態において前記第３要素の動作を禁止する構造とされるとともに、前記可変動作伝達装置が、前記係止状態において前記係止部と前記被係止部との間に作用する作用力を検出する作用力検出器を有し、
前記制御装置が、その作用力検出器によって検出された作用力が設定された大きさを超える場合に、前記第３要素動作禁止解除制御を実行するものとされた請求の範囲第１０項または第１１項に記載の車両用ステアリングシステム。
前記制御装置が、前記ステアリング操作部材の操作力が設定された大きさを超えた場合に、前記第３要素動作禁止解除制御を実行するものとされた請求の範囲第１０項ないし第１２項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
前記第３要素動作禁止装置が、設定範囲内の前記第３要素の動作を許容しつつその設定範囲を超える前記第３要素の動作を禁止するものであり、
当該車両用ステアリングシステムが、前記第１要素と前記第２要素との相対動作量を検出する相対動作量検出器を備え、
前記制御装置が、その相対動作量検出器によって検出された相対動作量に基づき、前記設定範囲内の前記第３要素の動作が許容された状態において前記第１要素と前記第２要素とが相対動作し得ない場合に、前記第３要素動作禁止解除制御を実行するものとされた請求の範囲第１０項ないし第１３項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
前記第１要素および前記第２要素が、それぞれ、互いに歯数の異なるサーキュラスプラインを含んで構成されて回転動作するものとされ、前記第３要素が、それらサーキュラスプラインの両者に噛合するフレクスプラインとそのフレクスプラインが外嵌されたウェーブジェネレータを含んで構成され、かつ、前記駆動源がそのウェーブジェネレータを回転させるモータとされたことで、前記可変動作伝達装置が、ハーモニックギヤ機構を含んで構成された請求の範囲第１項ないし第１４項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。