JP5013193B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

車両用操舵装置には、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比（伝達比）を変更することのできるシステムを搭載しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１では、ステアリングホイールに連結された第１シャフトと、車輪に連結された第２シャフトと、第１および第２シャフトを回転伝達可能に連結する遊星歯車機構とを備える構成が示されている。遊星歯車機構は、第１シャフトに固定された第１サンギヤと、第２シャフトに固定された第２サンギヤと、第１および第２シャフトの周囲に配置された複数のピニオンと、ピニオンを取り囲むリング部材とを有している。操舵部材の回転は、第１シャフト、第１サンギヤ、ピニオン、第２サンギヤ、第２シャフトの順に伝わり、最終的に車輪に伝わる。

遊星歯車機構における伝達比（第１サンギヤと第２サンギヤとの回転数の比）は、リング部材に第１モータからのトルクを付与することで変更可能となっている。具体的には、第１モータの出力は、第１モータの出力軸に連結された小歯車と、リング部材の外周に形成されて小歯車に噛み合う歯部とを介してリング部材に伝わる。これにより、リング部材の回転数が変わる。

また、第１モータとは別に第２モータが設けられており、第２モータの出力を、小歯車および大歯車からなる減速機構を介して第１シャフトに伝えることで、操舵部材に作用するトルクを制御するようになっている。
特開２００５−３４３２０５号公報

しかしながら、特許文献１の場合、第１および第２のモータは、ステアリングシャフトを挟んで対向して配置されており、これらのモータのハウジングがステアリングシャフトの径方向に張り出して装置が大型化していた。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、車両用操舵装置を小型化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）に連なる入力軸（１３）と、転舵輪（４Ｌ，４Ｒ）に連なる出力軸（１４）と、前記入力軸と前記出力軸とを同軸上に連結し、前記入力軸から前記出力軸への伝達比を設定するための差動機構（１９）であって、遊星伝達機構（１９）を含み、この遊星伝達機構が、入力軸に連なる第１の太陽要素（２１）と、出力軸に連なる第２の太陽要素（２２）と、第１および第２の太陽要素の双方に回転伝達可能に係合する遊星要素（２３）と、遊星要素を自転可能且つ上記第１および第２の太陽要素の回りに公転可能に保持するキャリア（２４）と、を含む差動機構と、入力軸とは同軸的に配置されたトルク制御用モータ（２５）と、差動機構を駆動するために差動機構とは同軸的に配置され、且つ、前記キャリアを回転駆動可能とされた伝達比可変用モータ（２０）と、を備え、トルク制御用モータおよび伝達比可変用モータの少なくとも一方の少なくとも一部の位置が、入力軸の軸線（Ａ）に沿う方向（Ｓ）に関して、上記差動機構の位置と重なっており、前記トルク制御用モータのロータ（２５１）の外筒部（４１）の内側に環状溝（４４）が区画され、この環状溝に、前記差動機構の一端（２３ｂ）を回転可能に支持する端壁（５３）および前記遊星要素の一部（２３ｂ）が収容されていることを特徴とする車両用操舵装置（１）を提供するものである（請求項１）。

本発明によれば、トルク制御用モータおよび伝達比可変用モータの双方を、入力軸および出力軸と同心の環状に形成できる。これにより、各上記モータを、入力軸および出力軸を挟んで対向して配置しなくて済み、入力軸の径方向に関してこれらのモータが占有するスペースを少なくでき、装置の小型化を達成できる。また、トルク制御用モータおよび伝達比可変用モータの少なくとも一方の少なくとも一部の位置を、差動機構の位置と入力軸の軸線に沿う方向に関して重ね合わせることにより、軸線に沿う方向に関する装置の全長を短くでき、装置の更なる小型化を達成できる。

また、第１および第２の太陽要素が遊星要素の公転軌道の内側に配置されることとなる。これにより、遊星伝達機構を小型にできる。

また、トルク制御用モータが差動機構の少なくとも一部を取り囲むようにでき、軸方向に関して装置を小型化できる。また、トルク制御用モータを、差動機構の駆動音の伝播を防ぐ防音部材として用いることができ、装置の騒音を低減することができる。
また、本発明において、前記環状溝に、前記差動機構の一部が収容されている場合がある（請求項２）。
また、本発明において、前記伝達比可変用モータの全域が、前記入力軸の軸線に沿う方向に関して、前記差動機構の一部と重なっている場合がある（請求項３）。
また、本発明は、操舵部材に連なる入力軸と、転舵輪に連なる出力軸と、前記入力軸と前記出力軸とを同軸上に連結し、前記入力軸から前記出力軸への伝達比を設定するための差動機構であって、遊星伝達機構を含み、この遊星伝達機構が、入力軸に連なる第１の太陽要素と、出力軸に連なる第２の太陽要素と、第１および第２の太陽要素の双方に回転伝達可能に係合する遊星要素と、遊星要素を自転可能且つ上記第１および第２の太陽要素の回りに公転可能に保持するキャリアと、を含む差動機構と、入力軸とは同軸的に配置されたトルク制御用モータと、差動機構を駆動するために差動機構とは同軸的に配置され、且つ、前記キャリアを回転駆動可能とされた伝達比可変用モータと、を備え、トルク制御用モータおよび伝達比可変用モータの少なくとも一方の少なくとも一部の位置が、入力軸の軸線に沿う方向に関して、上記差動機構の位置と重なっており、前記伝達比可変用モータの全域が、前記入力軸の軸線に沿う方向に関して、前記遊星要素の支軸（２３ｃ）を回転可能に支持する端壁（５４）および前記遊星要素の一部と重なっていることを特徴とする、車両用操舵装置を提供する（請求項４）。
また、本発明は、操舵部材に連なる入力軸と、転舵輪に連なる出力軸と、前記入力軸と前記出力軸とを同軸上に連結し、前記入力軸から前記出力軸への伝達比を設定するための差動機構であって、遊星伝達機構を含み、この遊星伝達機構が、入力軸に連なる第１の太陽要素と、出力軸に連なる第２の太陽要素と、第１および第２の太陽要素の双方に回転伝達可能に係合する遊星要素と、遊星要素を自転可能且つ上記第１および第２の太陽要素の回りに公転可能に保持するキャリアと、を含む差動機構と、入力軸とは同軸的に配置されたトルク制御用モータと、差動機構を駆動するために差動機構とは同軸的に配置され、且つ、前記キャリアを回転駆動可能とされた伝達比可変用モータと、を備え、トルク制御用モータおよび伝達比可変用モータの少なくとも一方の少なくとも一部の位置が、入力軸の軸線に沿う方向に関して、上記差動機構の位置と重なっており、前記キャリアは、前記遊星要素の一端（２３ｂ）を回転可能に支持する一方の端壁（５３）と、前記遊星要素の他端（２３ｃ）を回転可能に支持する他方の端壁（５４）とを備え、前記一方の端壁と前記他方の端壁との間に配置され、前記第１の太陽要素と、前記第２の太陽要素と、前記遊星要素とを液密的に包囲するカバー（５６）をさらに備えていることを特徴とする車両用操舵装置を提供する（請求項５）。
本発明において、前記カバーの内面は、前記第１の太陽要素、前記第２の太陽要素、および前記遊星要素の外周に沿って、当該外周から所定の隙間離れて形成されている場合がある（請求項６）。

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４のシャフト１１〜１４を含んでいる。第１〜第４のシャフト１１〜１４の軸線Ａがステアリングシャフト３の軸線である。
第１のシャフト１１の一端に操舵部材２が同行回転可能に連結されている。第１のシャフト１１の他端と第２のシャフト１２の一端とは、同行回転可能に連結されている。第２のシャフト１２の他端と第３のシャフト１３の一端とは、トーションバー５を介して所定の範囲内で相対回転可能に連結されている。

第３のシャフト１３の他端と第４のシャフト１４の一端とは、伝達比可変機構６を介して差動回転可能に連結されている。第４のシャフト１４の他端は、自在継手７、中間軸８、自在継手９および舵取り機構１０を介して、転舵輪４Ｌ，４Ｒと連なっている。
舵取り機構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、ラック軸１６の一対の端部のそれぞれにタイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して連結されるナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒとを有している。

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等を介して舵取り機構１０に伝達される。舵取り機構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、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６は、ステアリングシャフト３の第３および第４のシャフト１３，１４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、第３および第４のシャフト１３，１４を差動回転可能に連結する差動機構としての遊星ギヤ機構１９と、遊星ギヤ機構１９を駆動する伝達比可変用モータ２０と、を有している。
遊星ギヤ機構１９は、遊星伝達機構を構成しており、第３のシャフト１３に同行回転可能に連結された第１の太陽要素としての第１のサンギヤ２１と、第１のサンギヤ２１と相対向して配置され第４のシャフト１４に同行回転可能に連結された第２の太陽要素としての第２のサンギヤ２２と、第１および第２のサンギヤ２１，２２の双方に回転伝達可能に係合する遊星要素としての遊星ギヤ２３と、遊星ギヤ２３をその軸線回りに自転可能且つ第１および第２のサンギヤ２１，２２の軸線（軸線Ａ）回りに公転可能に保持するキャリア２４と、を有している。第３のシャフト１３は操舵部材２に連なる入力軸を構成しており、第４のシャフト１４は転舵輪１７Ｌ，１７Ｒに連なる出力軸を構成している。

第１および第２のサンギヤ２１，２２ならびに遊星ギヤ２３は、例えば、ねじれ歯車を用いて形成されており、遊星ギヤ２３が各サンギヤ２１，２２に噛み合っている。なお、ねじれ歯車に代えて、はすば歯車や平歯車等の他の平行軸歯車を用いてもよい。
遊星ギヤ２３は、第１および第２のサンギヤ２１，２２を互いに関連付けるためのものであり、ステアリングシャフト３の周方向に等間隔に複数（本実施の形態において、２つ）配置されている。各遊星ギヤ２３の軸線は、ステアリングシャフト３の軸線Ａと平行に延びている。

キャリア２４は、ステアリングシャフト３の軸線Ａの回りを回転可能である。遊星ギヤ２３は、第１のサンギヤ２１に噛み合う部分の歯数と、第２のサンギヤ２２に噛み合う部分の歯数とが同一である。
第１のサンギヤ２１の歯数と、第２のサンギヤ２２の歯数とは、相異なっており、第１のサンギヤ２１、および第２のサンギヤ２２の少なくとも１つ（例えば、第２のサンギヤ２２）が、転位歯車を用いて形成されている。この転位歯車は、ピッチ円の直径が小さくなる方向に転位された負転位歯車、またはピッチ円の直径が大きくなる方向に転位された正転位歯車とされている。

伝達比可変用モータ２０は、キャリア２４を回転駆動するためのものであり、軸線Ａ回りに関するキャリア２４の回転数を変更することで、伝達比θ２／θ１を変更するものである。
伝達比可変用モータ２０は、例えば、遊星ギヤ機構１９およびステアリングシャフト３の双方と同軸上に配置されたブラシレスモータからなり、キャリア２４に同行回転可能に連結されたロータ２０１と、このロータ２０１を取り囲みハウジング２６に固定されたステータ２０２と、を含んでいる。

車両用操舵装置１は、伝達比可変機構６の動作に関連して操舵部材２の操舵反力（操舵トルク）を補償するためのトルク制御用モータ２５を備えている。トルク制御用モータ２５は、例えば、ステアリングシャフト３と同軸上に配置されたブラシレスモータからなる。すなわち、トルク制御用モータ２５および伝達比可変用モータ２０の双方が、ステアリングシャフト３と同軸上に配置されている。

トルク制御用モータ２５は、第３のシャフト１３に同行回転可能に連結されたロータ２５１と、このロータ２５１を取り囲みハウジング２６に固定されたステータ２５２と、を含んでいる。
上記伝達比可変用モータ２０およびトルク制御用モータ２５の駆動は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む制御部２８によって制御される。制御部２８は、駆動回路２９を介して伝達比可変用モータ２０と接続され、駆動回路３０を介してトルク制御用モータ２５と接続されている。

制御部２８には、操舵角センサ３１、トルクセンサ３２、転舵角センサ３３、キャリア回転角センサ３４、車速センサ３５およびヨーレートセンサ３６がそれぞれ接続されている。
操舵角センサ３１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３のシャフト１３の回転角についての信号が入力される。トルクセンサ３２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１および第２のシャフト１１，１２と第３のシャフト１３との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３３からは、転舵角θ２に対応する値として第４のシャフト１４の回転角についての信号が入力される。キャリア回転角センサ３４からは、キャリア２４の回転角についての信号が入力される。車速センサ３５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３６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２８は、各上記センサ３１〜３６の信号等に基づいて、伝達比可変用モータ２０およびトルク制御用モータ２５の駆動を制御する。
図２は、図１の要部のより具体的な構成を示す断面図である。図２を参照して、第１のシャフト１１、トーションバー５、第２のシャフト１２、第３のシャフト１３、伝達比可変機構６、第４のシャフト１４等は、ハウジング２６内に収容されている。

ハウジング２６は、車体（図示せず）に支持された円筒状の部材であり、例えばアルミニウム合金を用いて形成されている。このハウジング２６は、それぞれ円筒状に形成された第１〜第３の部分２６１〜２６３を含んでいる。第１の部分２６１の一端はトーションバー５の一端側を取り囲んでおり、第１の部分２６１の他端はトーションバー５の他端側を取り囲んでいる。

第１の部分２６１の他端と第２の部分２６２の一端とは、締結部材としての複数のボルト３７を用いて互いに結合されている。第２の部分２６２の他端と第３の部分２６３の一端とは、締結部材としての複数のボルト３８を用いて互いに結合されている。
ハウジング２６の第１の部分２６１は、針状ころ軸受等の転がり軸受からなる第１の軸受３９を介して第２のシャフト１２の一端を回転自在に支持している。

ハウジング２６の第２の部分２６２は、トルク制御用モータ２５および伝達比可変機構６等を収容している。トルク制御用モータ２５のロータ２５１は、環状のロータコア２５３と、ロータコア２５３の外周に同行回転可能に結合された永久磁石２５４と、を含んでいる。
ロータコア２５３は、環状の内筒部４０および外筒部４１と、これら内筒部４０および外筒部４１を互いに連結する連結部４２と、連結部４２から延設された延設部４３と、を含んでいる。ロータコア２５３の内筒部４０は、第３のシャフト１３に圧入等により外嵌固定されており、この第３のシャフト１３と同行回転可能である。ロータコア２５３の外筒部４１は、内筒部４０と径方向Ｒに相対向しており、且つ内筒部４０に対してステアリングシャフト３の軸方向Ｓ（入力軸の軸線に沿う方向。単に軸方向Ｓともいう。）の他方Ｓ２側に突出している。

ロータコア２５３の連結部４２は、内筒部４０および外筒部４１のそれぞれの一端を互いに接続する環状の壁を構成している。これら内筒部４０、外筒部４１および連結部４２によって、ロータ２５１の外筒部４１の内側に環状溝４４が区画されている。環状溝４４は、軸方向Ｓの一方Ｓ１側が閉じられているとともに軸方向Ｓの他方Ｓ２側が開放されており、遊星ギヤ機構１９の少なくとも一部を収容する収容空間とされている。

延設部４３は、連結部４２から軸方向Ｓの一方Ｓ１側に延びる環状の部分である。この延設部４３は、深溝玉軸受等の転がり軸受からなる第２の軸受４５を介してハウジング２６の第１の部分２６１に回転自在に支持されている。この延設部４３には、操舵角センサ３１のロータ３１１が同行回転可能に連結されている。操舵角センサ３１のステータ３１２は、ハウジング２６の第１の部分２６１に保持されており、ロータ３１１の外周を取り囲んでいる。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図２および図３を参照して、トルク制御用モータ２５のロータ２５１の永久磁石２５４は、ステアリングシャフト３の周方向Ｃ（以下、単に周方向Ｃともいう。）に交互に異なる磁極を有しており、周方向Ｃに関して、Ｎ極とＳ極とが交互に等間隔に配置されている。永久磁石２５４はロータコア２５３の外筒部４１に固定されている。永久磁石２５４は、複数の円弧状の磁石を環状に並べたセグメント磁石であってもよいし、環状のリング磁石であってもよい。軸方向Ｓに関して、ロータコア２５３の外筒部４１の全域に亘って永久磁石２５４が延びている。永久磁石２５４、およびロータコア２５３の外筒部４１は、後述する第１の溝４６に収容されている。

トルク制御用モータ２５のステータ２５２は、ハウジング２６の第２の部分２６２に区画された環状の第１の溝４６内に収容されており、この第２の部分２６２がトルク制御用モータ２５のハウジングを兼ねている。第１の溝４６は、ハウジング２６の第２の部分２６２の第１の環状部４７と第２の環状部４８とによって区画されており、軸方向Ｓの一方Ｓ１側に開放されている。

第１の環状部４７は、第２の部分２６２の外周壁の一部を構成している。第２の環状部４８は、第１の環状部４７の径方向内方に位置している。
トルク制御用モータ２５のステータ２５２は、電磁鋼板を軸方向Ｓに複数積層してなるステータコア２５５と、電磁コイル２５６とを含んでいる。
ステータコア２５５は、円環状のヨーク４９と、ヨーク４９の周方向に等間隔に配置され且つヨーク４９からステアリングシャフト３の径方向Ｒ（以下、単に径方向Ｒともいう。）の内方に突出する複数のティース５０と、を含んでいる。ヨーク４９の外周面は、ハウジング２６の第１の環状部４７の内周面に焼きばめ等によって固定されている。ティース５０は周方向Ｃに等間隔に配置されている。各ティース５０のそれぞれに電磁コイル２５６が巻回されている。各ティース５０は、永久磁石２５４と軸方向Ｓの全域に亘って対向している。

遊星ギヤ機構１９の第１のサンギヤ２１は、第３のシャフト１３と単一の部材を用いて一体に形成されており、第３のシャフト１３の他端に位置している。第２のサンギヤ２２は、第４のシャフト１４と単一の部材を用いて一体に形成されており、第４のシャフト６の中間部に位置している。第４のシャフト１４の一端は、第３のシャフト１３の他端に形成された挿通孔５１に挿入されており、ころ軸受等の転がり軸受からなる第３の軸受５２を介して第３のシャフト１３と相対回転自在とされている。

各遊星ギヤ２３は、第１および第２のサンギヤ２１，２２の双方に噛み合う歯部２３ａと、歯部２３ａの一対の端部のそれぞれから延びる支軸２３ｂ，２３ｃとを有している。
図４は、キャリア２４の周辺の要部の分解斜視図である。図２および図４を参照して、キャリア２４は、各遊星ギヤ２３の一方の支軸２３ｂを支持する一方の端壁５３と、各遊星ギヤ２３の他方の支軸２３ｃを支持する他方の端壁５４と、一方の端壁５３および他方の端壁５４を同行回転可能に連結する連結部５５と、を有している。

また、本実施の形態の特徴の１つとして、キャリア２４の一対の端壁５３，５４間に、潤滑剤飛散防止用カバー５６が設けられている。
キャリア２４の一方の端壁５３には、第３のシャフト１３が挿通される挿通孔５７と、各遊星ギヤ２３の対応する一方の支軸２３ｂが挿通される支軸支持孔５８と、が形成されている。

挿通孔５７は、ころ軸受等の転がり軸受からなる第４の軸受５９を介して第３のシャフト１３を回転自在に支持している。
支軸支持孔５８は、遊星ギヤ２３の数に対応して例えば２つ設けられている。各支軸支持孔５８は、ころ軸受等の転がり軸受からなる第５の軸受６０を介して遊星ギヤ２３の対応する支軸２３ｂを回転自在に支持している。

一方の端壁５３の一端には環状の鍔部６１が形成されている。この鍔部６１は、深溝玉軸受等の転がり軸受からなる第６の軸受６２を介して、ハウジング２６の第２の部分２６２の第２の環状部４８に回転自在に支持されている。
図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図２および図５を参照して、キャリア２４の他方の端壁５４には、第４のシャフト１４が挿通される挿通孔６３と、各遊星ギヤ２３の対応する他方の支軸２３ｃが挿通される支軸支持孔６４と、が形成されている。

支軸支持孔６４は、遊星ギヤ２３の数に対応して例えば２つ設けられている。各支軸支持孔６４は、ころ軸受等の転がり軸受からなる第７の軸受６５を介して遊星ギヤ２３の対応する支軸２３ｃを回転自在に支持している。
図３および図４を参照して、連結部５５は、他方の端壁５４と単一の部材を用いて一体に形成された断面扇形形状の部分であり、周方向Ｃに等間隔に複数（本実施の形態において、２つ）設けられている。なお、連結部５５と他方の端壁５４とを別体に形成し、ボルト等を用いて両者を互いに固定してもよい。

径方向Ｒに関して、連結部５５の位置と遊星ギヤ２３の歯部２３ａの位置とは互いに重なっている。また、周方向Ｃに関して、連結部５５と遊星ギヤ２３の歯部２３ａとは交互に配置されている。これにより、一対の端壁５３，５４間の空間のうち、遊星ギヤ２３が配置されていないデッドスペースに連結部５５を配置でき、キャリア２４の小型化を達成できる。

各連結部５５の一端には、フランジ部６６が形成されている。一方の端壁５３には、各フランジ部６６に対応する位置にフランジ部６７が形成されている。対応するフランジ部６６，６７同士が互いに突き合わされるようになっている。
各フランジ部６７には、周方向Ｃに離隔した位置に一対の挿通孔６８が形成されている。各一対の挿通孔６８間に、位置決め用のピン６９が嵌合される嵌合孔７１が形成されている。

連結部５５の各フランジ部６６には、フランジ部６７の挿通孔６８に対応する位置にねじ孔７２がそれぞれ形成されている。また、各フランジ部６６には、フランジ部６７の嵌合孔７１に対応する位置に嵌合孔７３が形成されている。
各挿通孔６８を挿通する締結部材としてのねじ７４が、対応するねじ孔７２に螺合することにより、各フランジ部６６と対応するフランジ部６７とが互いに結合される。また、各嵌合孔７１と対応する嵌合孔７３とに嵌合されるピン６９によって、フランジ部６６，６７の間の周方向Ｃの位置決めがなされる。ピン６９は、軸方向Ｓの他方Ｓ２側に進むに従い縮径するテーパピンとされており、各嵌合孔７１，７３の内周面は、このピン６９の外周面に合致する形状に形成されている。

ピン６９を用いることにより、キャリア２４を製造する際に、周方向Ｃに関する一対の端壁５３，５４の互いの位置決めを高い精度で達成できる。具体的には、キャリア２４を製造する際、キャリア２４の一対の端壁５３，５４および連結部５５に相当する部分が単一の部材で一体に形成された製造中間体を用意する。そして、この製造中間体にピン６９用の嵌合孔７１，７３、および支軸２３ｂ，２３ｃ用の軸受保持孔５８，６４を形成し、その後、連結部５５に相当する部分と一方の端壁５３に相当する部分との境界部分で製造中間体を切断して、切断後のそれぞれの部材の内部を別々に加工する。これにより、連結部５５と一方の端壁５３とを互いに位置決めするときに、ピン６９を各嵌合孔７１，７３に嵌合することで、周方向Ｃに関して両者を高い精度で位置決めをすることができる。したがって、各ギヤ２１，２２，２３の軸線の互いの平行度を高くできる。また、キャリア２４を、一方の端壁５３と、連結部５５および他方の端壁５４とからなる２分割構造にすることにより、一方の端壁５３を連結部５５から取り外した状態で遊星ギヤ２３を組み込むことができ、組立作業が容易である。さらに、２分割された部分のそれぞれを別々に加工できることから加工作業の自由度が増し、加工作業を容易に行える。加工作業にかかるコストの低減を通じて製造コストを低減できる。

潤滑剤飛散防止用カバー５６は、所定の構成要素としての第１のサンギヤ２１、第２のサンギヤ２２および各遊星ギヤ２３に付与された潤滑剤がこれらのギヤ２１〜２３の周囲に飛散することを防止するためのものである。上記の潤滑剤として、半固体潤滑剤であるグリースや、流体潤滑剤である潤滑油を例示することができる。
潤滑剤飛散防止用カバー５６は、キャリア２４の一対の端壁５３，５４間に配置されている。この潤滑剤飛散防止用カバー５６は、薄板を環状にしたものであり、キャリア２４とは別体に形成されている。潤滑剤飛散防止用カバー５６の肉厚が相対的に薄くされていることにより、軽量化が達成されている。また、キャリア２４の肉厚が相対的に厚くされていることにより、キャリア２４の強度が確保されている。

軸方向Ｓに関して、潤滑剤飛散防止用カバー５６は、各遊星ギヤ２３の歯部２３ａ、第１のサンギヤ２１および第２のサンギヤ２２の全域を覆っている。周方向Ｃに関して、潤滑剤飛散防止用カバー５６は、各遊星ギヤ２３の歯部２３ａ、第１のサンギヤ２１および第２のサンギヤ２２の外周を全域に亘って連続的に取り囲んでいる。
潤滑剤飛散防止用カバー５６の一端は、一方の端壁５３の相対向する端面７５に当接している。潤滑剤飛散防止用カバー５６の他端は、他方の端壁５４の相対向する端面７６に溶接等により固定されている。なお、潤滑剤として潤滑油を用いる場合には、潤滑剤飛散防止用カバー５６の一端と、上記端面７５との間を液密的に封止するシール部材を設けてもよい。

潤滑剤飛散防止用カバー５６は、径方向Ｒに沿う方向に細長く形成されており、長手方向の中間部をくびれさせた形状とされている。この潤滑剤飛散防止用カバー５６は、各サンギヤ２１，２２の外周に近接して配置される第１の部分５６ａと、対応する遊星ギヤ２３の外周に近接して配置される第２の部分５６ｂと、を含んでいる。
第１の部分５６ａは、各サンギヤ２１，２２と各連結部５５との間に配置されており、各サンギヤ２１，２２と同心の円弧状に形成されている。第２の部分５６ｂは、対応する遊星ギヤ２３と同心の円弧状に形成されている。潤滑剤飛散防止用カバー５６の第１の部分５６ａと各サンギヤ２１，２２との隙間、および第２の部分５６ｂと対応する遊星ギヤ２３との間の隙間は、それぞれ、適宜に設定される。具体的には、これらの隙間は、各ギヤ２１〜２３が駆動しているときに、各ギヤ２１〜２３と潤滑剤飛散防止用カバー５６との間で潤滑剤が循環できる程度に下限が設定され、且つ潤滑剤が各ギヤ２１〜２３に戻れなくならない程度に上限が設定される。

第１および第２の部分５６ａ，５６ｂは、くびれ部５６ｃを介して互いに接続されている。くびれ部５６ｃは、各ギヤ２１〜２３の噛み合い領域Ｂに近接するようにくびれている。くびれ部５６ｃを設けることにより、各ギヤ２１〜２３の噛み合い領域Ｂにおける潤滑剤の飛散をより確実に防止できる。
図２および図３を参照して、潤滑剤飛散防止用カバー５６と、潤滑剤飛散防止用カバー５６の一対の端部にそれぞれ配置された一対の端壁５３，５４とにより、キャリア２４内に空間７７が区画されている。空間７７は、潤滑剤飛散防止用カバー５６の外側の空間に対して閉じられている。この空間７７に、第１のサンギヤ２１、第２のサンギヤ２２および遊星ギヤ２３が収容されている。

ハウジング２６の第２の部分２６２は、第１および第２の環状部４７，４８の双方に連なる第３の環状部７８を含んでいる。第３の環状部７８は、第２の部分２６２の外周壁の一部を構成している。
第３の環状部７８の内側に、相対的に大径の大径溝７９が区画されており、第２の環状部４８の内側に、相対的に小径の小径溝８０が区画されている。大径溝７９と小径溝８０とは互いに連通しており、軸方向Ｓの他方Ｓ２側に開放されている。

小径溝８０に、キャリア２４の一方の端壁５３、潤滑剤飛散防止用カバー５６の一部および各遊星ギヤ２３の一部が収容されており、大径溝７９に、潤滑剤飛散防止用カバー５６の残りの部分、各遊星ギヤ２３の残りの部分、キャリア２４の他方の端壁５４、および伝達比可変用モータ２０が収容されている。
図２および図５を参照して、伝達比可変用モータ２０のロータ２０１は、キャリア２４の他方の端壁５４に固定された永久磁石８１を含んでいる。永久磁石８１は、周方向Ｃに交互に異なる磁極を有しており、周方向Ｃに関して、Ｎ極とＳ極とが交互に等間隔に配置されている。永久磁石８１は、複数の円弧状の磁石を環状に並べたセグメント磁石であってもよいし、環状のリング磁石であってもよい。

伝達比可変用モータ２０のステータ２０２は、電磁鋼板を軸方向Ｓに複数積層してなるステータコア２０３と、電磁コイル２０４とを含んでいる。
ステータコア２０３は、円環状のヨーク８２と、周方向Ｃに等間隔に配置され且つヨーク８２から径方向Ｒの内方に突出する複数のティース８３と、を含んでいる。ヨーク８２の外周面は、ハウジング２６の第３の環状部７８の内周面に焼きばめ等によって固定されている。ハウジング２６が伝達比可変用モータ２０のハウジングを兼ねている。ティース８３は周方向Ｃに等間隔に配置されている。各ティース８３のそれぞれに電磁コイル２０４が巻回されている。各ティース８３は、永久磁石８１と軸方向Ｓの全域に亘って対向している。

本実施の形態の特徴の１つとして、トルク制御用モータ２５および伝達比可変用モータ２０の少なくとも一方の少なくとも一部の位置が、軸方向Ｓに関して、遊星ギヤ機構１９の位置と重なっている。
具体的には、トルク制御用モータ２５のロータ２５１の外筒部４１の内側に区画された環状溝４４に、遊星ギヤ機構１９の少なくとも一部（本実施の形態において、キャリア２４の一方の端壁５３および遊星ギヤ２３の一部）が収容されている。これにより、トルク制御用モータ２５の一部の位置が、軸方向Ｓに関して、遊星ギヤ機構１９の位置と重なっている。

なお、キャリア２４を軸方向Ｓの一方Ｓ１側に寄せること等により、トルク制御用モータ２５の位置が遊星ギヤ機構１９の位置と軸方向Ｓの全域に亘って重なるようにしてもよい。
また、伝達比可変用モータ２０は、キャリア２４の他方の端壁５４を径方向Ｒの外方から取り囲んでいる。これにより、伝達比可変用モータ２０の位置は、キャリア２４の位置と軸方向Ｓの全域に亘って重なっている。

なお、伝達比可変用モータ２０の位置を、軸方向Ｓの他方Ｓ２側にオフセットさせること等により、伝達比可変用モータ２０の位置を、キャリア２４（遊星ギヤ機構１９）の位置と軸方向Ｓの一部にのみ重ねてもよい。
また、トルク制御用モータ２５および伝達比可変用モータ２０の何れか一方の位置を、遊星ギヤ機構１９の位置と軸方向Ｓに重なるようにし、他方の位置を、遊星ギヤ機構１９の位置と軸方向Ｓに重ならないようにしてもよい。

キャリア２４の他方の端壁５４から中空の支軸８４が延設されている。支軸８４の一端は他方の端壁５４と同行回転可能であり、支軸８４の他端は深溝玉軸受等の転がり軸受からなる第８の軸受８５を介してハウジング２６の第３の部分２６３に回転自在に支持されている。支軸８４の中間部にはキャリア回転角センサ３４のロータ３４１が同行回転可能に連結されている。キャリア回転角センサ３４のステータ３４２は、ロータ３４１を取り囲んでおり、ハウジング２６の第３の部分２６３に保持されている。

第４のシャフト１４の中間部は、深溝玉軸受等の転がり軸受からなる第９の軸受８６を介して、ハウジング２６の第３の部分２６３に回転自在に支持されている。
以上の次第で、本実施の形態によれば、トルク制御用モータ２５および伝達比可変用モータ２０の双方を、ステアリングシャフト３と同心の環状に形成できる。これにより、各上記モータ２５，２０を、ステアリングシャフト３を挟んで対向して配置しなくて済み、径方向Ｒに関してこれらのモータ２５，２０が占有するスペースを少なくでき、車両用操舵装置１の小型化を達成できる。

また、トルク制御用モータ２５および伝達比可変用モータ２０の少なくとも一方の少なくとも一部の位置を、遊星ギヤ機構１９の位置と軸方向Ｓに重ね合わせることにより、軸方向Ｓに関する車両用操舵装置１の全長を短くでき、車両用操舵装置１の更なる小型化を達成できる。
車両用操舵装置１の小型化により、車両用操舵装置１の製造コストを低減でき、且つ車両への搭載性を向上できる。

さらに、遊星ギヤ機構１９の第１および第２のサンギヤ２１，２２が遊星ギヤ２３の公転軌道の内側に配置されることとなる。これにより、遊星ギヤ機構１９を小型にできる。
また、トルク制御用モータ２５のロータ２５１の外筒部４１の内側に形成された環状溝４４に遊星ギヤ機構１９の少なくとも一部を収容していることにより、トルク制御用モータ２５が遊星ギヤ機構１９の少なくとも一部を取り囲むようにでき、軸方向Ｓに関して車両用操舵装置１を小型化できる。また、トルク制御用モータ２５を、遊星ギヤ機構１９の駆動音の伝播を防ぐ防音部材として用いることができ、車両用操舵装置１の騒音を低減することができる。

さらに、遊星ギヤ機構１９の各ギヤ２１〜２３に与えられた潤滑剤が飛散することを、潤滑剤飛散防止用カバー５６で防止することができる。これにより、遊星ギヤ機構１９の潤滑を長期間に亘って維持することができる。すなわち、各ギヤ２１〜２３の潤滑を長期に亘って良好に行うことができる。各ギヤ２１〜２３への潤滑性を向上できる結果、各ギヤ２１〜２３の強度を向上でき、ひいては各ギヤ２１〜２３の小型化および製造コストの低減を実現できる。また、潤滑剤が伝達比可変用モータ２０やキャリア回転角センサ３４等の内部に侵入することを防止できる。

また、潤滑剤飛散防止用カバー５６を薄板に形成した結果この潤滑剤飛散防止用カバー５６を軽量にでき、また、潤滑剤飛散防止用カバー５６が各上記ギヤ２１〜２３の外周を全周に亘って取り囲むことにより潤滑剤の飛散をより確実に防止できる。
さらに、キャリア２４に潤滑剤飛散防止用カバー５６を設けていることにより、潤滑剤飛散防止用カバー５６を、第１および第２のサンギヤ２１，２２や遊星ギヤ２３の外周により近接して配置することができ、潤滑剤の飛散をより確実に防止できる。

また、潤滑剤飛散防止用カバー５６をより小型にできる。具体的には、仮に、潤滑剤飛散防止用カバーを、キャリアを支持するハウジング等に設けた場合には、このカバーが遊星ギヤに接触しないようにするために、カバーを遊星ギヤの公転軌道の外側に配置する必要がある。一方、本実施の形態のように、潤滑剤飛散防止用カバー５６をキャリア２４に設けた場合、潤滑剤飛散防止用カバー５６が遊星ギヤ２３とともに第１および第２のサンギヤ２１，２２の回りを回転するので、潤滑剤飛散防止用カバー５６を遊星ギヤ２３の公転軌道内に配置できる。

また、潤滑剤飛散防止用カバー５６およびキャリア２４の一対の端壁５３，５４で区画された空間７７に、第１のサンギヤ２１、第２のサンギヤ２２および遊星ギヤ２３が収容されている。これにより、潤滑剤が空間７７の外側に飛散することを防止でき、各上記ギヤ２１〜２３の潤滑をより確実に維持できる。
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、差動機構として、遊星ギヤ機構１９の各歯車（第１のサンギヤ２１、第２のサンギヤ２２、遊星ギヤ２３）に代えてローラ（第１のサンローラ、第２のサンローラおよび遊星ローラ）を用いた、トラクションドライブ機構を用いてもよい。この場合、潤滑剤として作動油が用いられ、遊星ローラと対応するサンローラとの間の回転伝達は、この作動油を介して行われる。また、差動機構として、波動歯車機構等の他の機構を用いてもよい。

また、差動機構を用いた他の車両用操舵装置に本発明を適用することができる。

本発明の一実施の形態にかか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断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 キャリアの周辺の要部の分解斜視図である。 図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

符号の説明

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、４Ｌ，４Ｒ…転舵輪、１３…第３のシャフト（入力軸）、１４…第４のシャフト（出力軸）、１９…遊星ギヤ機構（差動機構、遊星伝達機構）、２０…伝達比可変用モータ、２１…第１のサンギヤ（第１の太陽要素）、２２…第２のサンギヤ（第２の太陽要素）、２３…遊星ギヤ（遊星要素）、２４…キャリア、２５…トルク制御用モータ、２５１…（トルク制御用モータの）ロータ、４１…外筒部、４４…環状溝、Ａ…軸線、Ｓ…軸方向（軸線に沿う方向）。

Claims (6)

1. 操舵部材に連なる入力軸と、
   転舵輪に連なる出力軸と、
   前記入力軸と前記出力軸とを同軸上に連結し、前記入力軸から前記出力軸への伝達比を設定するための差動機構であって、遊星伝達機構を含み、この遊星伝達機構が、入力軸に連なる第１の太陽要素と、出力軸に連なる第２の太陽要素と、第１および第２の太陽要素の双方に回転伝達可能に係合する遊星要素と、遊星要素を自転可能且つ上記第１および第２の太陽要素の回りに公転可能に保持するキャリアと、を含む差動機構と、
   入力軸とは同軸的に配置されたトルク制御用モータと、
   差動機構を駆動するために差動機構とは同軸的に配置され、且つ、前記キャリアを回転駆動可能とされた伝達比可変用モータと、を備え、
   トルク制御用モータおよび伝達比可変用モータの少なくとも一方の少なくとも一部の位置が、入力軸の軸線に沿う方向に関して、上記差動機構の位置と重なっており、
   前記トルク制御用モータのロータの外筒部の内側に環状溝が区画され、この環状溝に、前記差動機構の一端を回転可能に支持する端壁および前記遊星要素の一部が収容されていることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、前記環状溝に、前記差動機構の一部が収容されている車両用操舵装置。
3. 請求項１または２において、前記伝達比可変用モータの全域が、前記入力軸の軸線に沿う方向に関して、前記差動機構の一部と重なっている車両用操舵装置。
4. 操舵部材に連なる入力軸と、
   転舵輪に連なる出力軸と、
   前記入力軸と前記出力軸とを同軸上に連結し、前記入力軸から前記出力軸への伝達比を設定するための差動機構であって、遊星伝達機構を含み、この遊星伝達機構が、入力軸に連なる第１の太陽要素と、出力軸に連なる第２の太陽要素と、第１および第２の太陽要素の双方に回転伝達可能に係合する遊星要素と、遊星要素を自転可能且つ上記第１および第２の太陽要素の回りに公転可能に保持するキャリアと、を含む差動機構と、
   入力軸とは同軸的に配置されたトルク制御用モータと、
   差動機構を駆動するために差動機構とは同軸的に配置され、且つ、前記キャリアを回転駆動可能とされた伝達比可変用モータと、を備え、
   トルク制御用モータおよび伝達比可変用モータの少なくとも一方の少なくとも一部の位置が、入力軸の軸線に沿う方向に関して、上記差動機構の位置と重なっており、
   前記伝達比可変用モータの全域が、前記入力軸の軸線に沿う方向に関して、前記遊星要素の支軸を回転可能に支持する端壁および前記遊星要素の一部と重なっていることを特徴とする、車両用操舵装置。
5. 操舵部材に連なる入力軸と、
   転舵輪に連なる出力軸と、
   前記入力軸と前記出力軸とを同軸上に連結し、前記入力軸から前記出力軸への伝達比を設定するための差動機構であって、遊星伝達機構を含み、この遊星伝達機構が、入力軸に連なる第１の太陽要素と、出力軸に連なる第２の太陽要素と、第１および第２の太陽要素の双方に回転伝達可能に係合する遊星要素と、遊星要素を自転可能且つ上記第１および第２の太陽要素の回りに公転可能に保持するキャリアと、を含む差動機構と、
   入力軸とは同軸的に配置されたトルク制御用モータと、
   差動機構を駆動するために差動機構とは同軸的に配置され、且つ、前記キャリアを回転駆動可能とされた伝達比可変用モータと、を備え、
   トルク制御用モータおよび伝達比可変用モータの少なくとも一方の少なくとも一部の位置が、入力軸の軸線に沿う方向に関して、上記差動機構の位置と重なっており、
   前記キャリアは、前記遊星要素の一端を回転可能に支持する一方の端壁と、前記遊星要素の他端を回転可能に支持する他方の端壁とを備え、
   前記一方の端壁と前記他方の端壁との間に配置され、前記第１の太陽要素と、前記第２の太陽要素と、前記遊星要素とを液密的に包囲するカバーをさらに備えていることを特徴とする車両用操舵装置。
6. 前記カバーの内面は、前記第１の太陽要素、前記第２の太陽要素、および前記遊星要素の外周に沿って、当該外周から所定の隙間離れて形成されている請求項５記載の車両用操舵装置。

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