JP5056304B2

JP5056304B2 - 伝達比可変装置

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Publication number: JP5056304B2
Application number: JP2007245018A
Authority: JP
Inventors: 知也山川; 勇二嶌本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2027-09-21
Also published as: JP2009073372A

Description

本発明は、ステアリングの操舵角に対する操舵輪の転舵角を運転状況に応じて変更する伝達比可変装置に関するものである。

一般に、伝達比可変装置は、ステアリングに連結される入力軸と操舵輪等の転舵系に連結される出力軸との間の伝達比をモータの回転駆動でもって変更することにより、ステアリングの操舵角に対する操舵輪の転舵角を変更する。また、当該伝達比可変装置はロック機構を備えており、このロック機構は、出力軸にギヤ機構等を介し連結されたモータ軸にトルクリミット機構を介して配設されるロックホルダと、入力軸にハウジング等を介し連結されて当該入力軸と一体に回転するロックレバーとを備えている。当該ロック機構は、ロックホルダのロック溝にロックレバーの係合爪部を係合させることにより、入力軸と出力軸とを連結（ロック）して伝達比を固定する。

上記トルクリミット機構は、モータ軸とロックホルダとの間のトルクの伝達を制限する役割を果たすもので、このトルクリミット機構に関する技術として、例えば、下記特許文献１に示す、電動式舵取装置における操舵補助用モータの回転軸（モータ軸）の一端を回転可能に支持する軸受とモータハウジングの嵌合孔との間に配される弾性体が知られている。この弾性体は、半円形断面を有する複数の突起の弾性変形によってモータ軸をその他端方向に付勢している。これにより、モータ軸の他端に結合された駆動ギヤを被駆動ギヤに隙間をなくすように接触させることで、駆動ギヤ等の部品の寸法誤差や組立精度等に影響されることなくバックラッシュを良好になくしている。
特開２００１−１６３２２９号公報

ところで、ロックホルダのロック溝にロックレバーの係合爪部を係合させるとき（以下、ロック時ともいう）、このロックホルダからトルクリミット機構を介しモータ軸に対して反回転方向のトルクが伝達される。この伝達トルクが所定の制限値以上になる場合、ロックホルダの破損を防止するために、トルクリミット機構が作動してロックホルダをモータ軸に対し反回転方向に滑らせて上記伝達トルクを緩和している。

しかしながら、例えば、ロック時に大きな衝撃トルクがロックホルダに瞬間的に生じたとき等、当該伝達トルクが上記所定の制限値未満であっても、トルクリミット機構が作動してロックホルダがモータ軸に対し反回転方向にずれてしまう場合がある。そうすると、トルクリミット機構による伝達トルクの制限が予定されていない通常使用領域（伝達トルクが上記所定の制限値未満である領域）でのロックにもかかわらず、ロックホルダの係合溝がモータ軸に対して反回転方向に位置ずれすることとなり、ステアリングの中心位置のずれや、ロックホルダの係合溝にロックレバーの係合爪部がスムーズに係合しない等の問題が生じる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ロック時の伝達トルクを緩和するとともに通常使用領域での位置ずれを防止し得る伝達比可変装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の伝達比可変装置では、ステアリング（１２）と操舵輪（ＦＲ，ＦＬ）とを連結する車両の操舵系（１４，１６）の途中に設けられ、前記ステアリング側の入力軸（１４）の回転に応じて回転するモータ（３４）であって、このモータのモータ軸（３４Ａ）を前記操舵輪側の出力軸（１６）に連結して当該モータの回転駆動により前記入力軸と前記出力軸との間の伝達比を変化させるモータと、前記モータ軸の外周部に配設された被係合部材（７１）の係合溝部（７１ａ）に前記入力軸および前記出力軸のいずれか一方に連結された係合片（７６）を係合させてロックしたことにより前記入力軸と前記出力軸とを連結するロック機構（７０）と、前記モータ軸の外周面（３５）と前記被係合部材の内周面（７１ｂ）との間に配設され、前記モータ軸と前記被係合部材との間のトルクの伝達を制限するトルクリミット機構（８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃ）と、を備える伝達比可変装置（３０）であって、前記トルクリミット機構は、前記モータ軸の外周面および前記被係合部材の内周面のいずれか一方に摩擦接触可能な薄肉筒状のリング部（８１，８６）と、前記リング部から突出する複数の弾性片（８２，８３，８４，８７）とを備えており、前記モータ軸の外周面または前記被係合部材の内周面には、複数の溝部（３５ａ，７１ｃ，７７ｃ）と、これら複数の溝部の各底部側にて前記弾性片の先端部（８２ａ，８３ａ，８４ａ，８７ａ）にそれぞれ嵌合可能な複数の嵌合部（３５ｂ，７１ｄ，７７ｄ）と、が設けられており、前記複数の溝部は、前記複数の嵌合部にそれぞれ嵌合した前記弾性片の根元部（８２ｂ，８３ｂ，８４ｂ，８７ｂ）が弾性変形状態で当接するように形成されることを技術的特徴とする。

請求項１の発明では、伝達比可変装置は、入力軸と出力軸との間の伝達比を変化させるモータのモータ軸の外周面と、入力軸と出力軸とを連結（ロック）するロック機構の被係合部材の内周面との間に配設されて、これらモータ軸と被係合部材との間のトルクの伝達を制限するトルクリミット機構を備えている。当該トルクリミット機構は、モータ軸の外周面および被係合部材の内周面のいずれか一方に摩擦接触可能な薄肉筒状のリング部と、リング部から突出する複数の弾性片とを備えている。そして、モータ軸の外周面または被係合部材の内周面には、複数の溝部と、これら複数の溝部の各底部側にて弾性片の先端部にそれぞれ嵌合可能な複数の嵌合部と、が設けられている。各溝部は、各嵌合部にそれぞれ嵌合した弾性片の根元部が弾性変形状態で当接するように形成されている。

トルクリミット機構は、リング部をモータ軸の外周面および被係合部材の内周面のいずれか一方に摩擦接触させるとともに各弾性片を各嵌合部にそれぞれ嵌合させるように、モータ軸と被係合部材との間に配設されている。このため、被係合部材の係合溝に係合片を係合させるとき（以下、ロック時ともいう）、衝撃トルクが被係合部材に生じ、この衝撃トルクにより、各嵌合部に嵌合するトルクリミット機構の各弾性片の先端部が、回転しているモータ軸に対して反回転方向に相対回転する。

このとき、各弾性片の根元部は、被係合部材を介して伝達される伝達トルクにより各溝部に当接するまで弾性変形することとなる。この根元部の弾性変形により上述の伝達トルクが緩和されるとともに、被係合部材がモータ軸に対し反回転方向に相対回転することとなる。そして、各弾性片の根元部が各溝部に当接して上述の弾性変形が抑制されると、これら各弾性片と被係合部材との回転方向の相対位置が固定される。

このとき、上述のように緩和された伝達トルクがリング部における摩擦接触面に発生する摩擦トルクより小さい場合には、被係合部材とモータ軸との間に滑りが生じることはない。そして、被係合部材と係合片との係合解除等により、弾性変形している各弾性片の根元部が元の形状に復帰する。このため、ロック時に生じた被係合部材とモータ軸との間の相対回転がなくなることとなる。
一方、上記伝達トルクが上記摩擦トルクより大きい場合には、被係合部材とモータ軸との間で滑りが生じて被係合部材とモータ軸との間の相対回転が許容される。

このようにロック時の伝達トルクが緩和されるので、通常使用領域でのロック時に大きな衝撃トルクが被係合部材に瞬間的に発生等しても、被係合部材とモータ軸との間に回転方向の位置ずれが生じることもない。
したがって、ロック時の伝達トルクを緩和するとともに通常使用領域での被係合部材とモータ軸との位置ずれを防止することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、トルクリミット機構のリング部がモータ軸の外周面に摩擦接触可能に形成されるとともに、複数の弾性片がリング部の外周面から外方へ突出するように形成されてもよい。このとき、複数の溝部と複数の嵌合部は、被係合部材の内周面に形成される。

また、請求項３に記載の発明のように、トルクリミット機構のリング部が被係合部材の内周面に摩擦接触可能に形成されるとともに、複数の弾性片がリング部の内周面から内方へ突出するように形成されてもよい。このとき、複数の溝部と複数の嵌合部は、モータ軸の外周面に形成される。

請求項４の発明では、溝部は、円周方向の幅が被係合部材の内周面に近づくほど徐々に広がるように形成される。これにより、ロック時に弾性変形した各弾性片の根元部が、各溝部にそれぞれ均等に面接触するように当接するので、各根元部が各溝部にそれぞれ当接したときの応力集中を防止することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る伝達比可変装置を車両制御装置について図を参照して説明する。図１は、本第１実施形態に係る伝達比可変装置３０を適用した車両制御装置１０の構成概要を示す説明図である。
車両制御装置１０は、主に、ステアリングホイール１２、第１ステアリングシャフト１４、第２ステアリングシャフト１６、トルクセンサ１８、ピニオンギヤ２０、ラック軸２２、ロッド２４、伝達比可変装置３０、ＥＣＵ９０等から構成されている。

図１に示すように、ステアリングホイール１２は、第１ステアリングシャフト１４に固定され、第１ステアリングシャフト１４は伝達比可変装置３０の入力側に接続されており、第２ステアリングシャフト１６は伝達比可変装置３０の出力側に接続されている。トルクセンサ１８は、第２ステアリングシャフト１６の途中に設けられる図略のトーションバー等のねじれ量から操舵トルクや操舵角を検出し、これら操舵トルクや操舵角に対応した検出信号をＥＣＵ９０へ出力する。

第２ステアリングシャフト１６の先端のピニオンギヤ２０は、ラック軸２２に噛合しており、第２ステアリングシャフト１６の回転運動がラック軸２２の直線運動に変換されている。このラック軸２２の両端にはロッド２４が連結され、さらにこのロッド２４の端部には図略のナックル等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬが連結されている。これにより、第２ステアリングシャフト１６が回転すると、ラック軸２２、ロッド２４等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬの転舵角を変化させることができるので、第２ステアリングシャフト１６の回転量および回転方向に従った操舵輪ＦＲ、ＦＬの操舵を可能にしている。

図２は、伝達比可変装置３０の断面図である。
伝達比可変装置３０は、操舵角に対する操舵輪ＦＲ、ＦＬの転舵角を操舵状況に応じて変更する装置である。当該伝達比可変装置３０は、一体に結合されているハウジング５２、５４、５６内に、第１ステアリングシャフト１４と第２ステアリングシャフト１６との間の伝達比を回転駆動により変化させるモータ３４と、ギヤ機構としての波動歯車機構４０と、第１ステアリングシャフト１４と第２ステアリングシャフト１６とを連結可能とするロック機構７０とが設けられ、ハウジング５２外にはスパイラルケーブルユニット３８が設けられている。第１ステアリングシャフト１４の下端１４ａは、伝達比可変装置３０の入力側となるハウジング５２に接続され、これによりハウジング５２と第１ステアリングシャフト１４とが一体として回転するようになっている。一方、第２ステアリングシャフト１６の上端１６ａが伝達比可変装置３０の出力側に接続されている。

モータ３４は、そのモータハウジング４６にてハウジング５４内に固定されることによりハウジング５２、５４を介して第１ステアリングシャフト１４に連結されてこの第１ステアリングシャフト１４とともに一体として回転する。モータハウジング４６は、モータハウジング本体４６ａとモータエンドプレート４６ｂとから構成されており、モータハウジング本体４６ａの第２ステアリングシャフト１６側の中央には、カップ状の軸孔４６ｃが形成されている。モータハウジング本体４６ａの第１ステアリングシャフト１４側には、モータハウジング本体４６ａの開口部を塞ぐようにモータエンドプレート４６ｂが固定されている。

モータハウジング本体４６ａの内周面にはステータ３４Ｓが固定されており、このステータ３４Ｓ内には当該ステータ３４Ｓによって回転駆動されるロータ３４Ｒが設けられている。ロータ３４Ｒ内にはモータ軸３４Ａが相対回転不能に固定されており、当該モータ軸３４Ａはロータ３４Ｒの両端から軸方向に突出されている。また、モータ軸３４Ａの一端３４ａはモータエンドプレート４６ｂとの間に設けたボール軸受４８により支承されており、モータ軸３４Ａの他端３４ｂはモータハウジング本体４６ａの軸孔４６ｃとの間に設けたボール軸受５８により支承されている。これにより、モータ軸３４Ａはモータハウジング本体４６ａ、ハウジング５２、５４、５６に対して同軸で回転可能になっている。

モータ軸３４Ａの他端３４ｂには、ハーモニックドライブ（登録商標）により構成される波動歯車機構４０が接続されている。当該波動歯車機構４０は、モータ軸３４Ａの他端３４ｂが嵌入されてモータ軸３４Ａと一体回転可能なウェーブジェネレータ６４を有している。このウェーブジェネレータ６４は、軸直角断面が略楕円形状のカム６４ａと、このカム６４ａの外周に設けられたボール軸受６４ｂとを備えている。ボール軸受６４ｂの内輪はカム６４ａの外周に固定されており、ボール軸受６４ｂの外輪はボールを介して弾性変形可能である。ウェーブジェネレータ６４の外周にはボール軸受６４ｂの外輪と一体的に弾性変形可能な環状のフレクスプライン６６が設けられている。このフレクスプライン６６の外周には外歯６６ａが形成されている。

また、ハウジング５４内のモータ３４側には環状のステイサーキュラスプライン６８が形成されている。ステイサーキュラスプライン６８の内周にはフレクスプライン６６の外歯６６ａの歯数（１００）より多い歯数（１０２）の内歯６８ａが形成され、これによりステイサーキュラスプライン６８はフレクスプライン６６と噛合している。

ハウジング５４内の第２ステアリングシャフト１６側にはステイサーキュラスプライン６８と隣接する環状のドライブサーキュラスプライン６９が、軸受メタル５４ａを介して回転可能に支承されている。ドライブサーキュラスプライン６９の内周にはフレクスプライン６６の外歯６６ａと同数（１００）の内歯６９ａが形成され、これによりドライブサーキュラスプライン６９もフレクスプライン６６と噛合している。

モータハウジング本体４６ａと波動歯車機構４０との間には保護プレート６７が設けられている。そして、ドライブサーキュラスプライン６９には第２ステアリングシャフト１６の上端１６ａが固定されている。

即ち、第１ステアリングシャフト１４と共にハウジング５２、５４、５６が回転するように構成されており、上述したハーモニックドライブ（登録商標）からなる波動歯車機構４０により、第１ステアリングシャフト１４の回転は、５０／５１にされて第２ステアリングシャフト１６を回転させる。一方、上述したようにモータ３４の回転は、（１／５０）×（５０／５１）に減速されて第２ステアリングシャフト１６を回転させる。このモータ３４による第２ステアリングシャフト１６の回転に伴って左右の操舵輪ＦＲ、ＦＬの転舵角が変更される。

図３は、図２に示す３−３線相当の切断面による断面図である。
ロック機構７０は、モータ軸３４Ａをハウジング５２にロック（連結）可能な機構であって、当該ロック機構７０は、図２および図３に示すように、モータ軸３４Ａの一端３４ａの外周に伝達トルクを制限するトルクリミット機構であるトルクリミットリング８０を介して配設されて当該モータ軸３４Ａと一体となって回転するロックホルダ７１と、モータエンドプレート４６ｂに固定される略円板状のロックベース７２と、ハウジング５２に対して軸心と平行なロックピン７３回りで金属製のブッシュ７４を介して揺動可能に軸支され、ソレノイド７５により駆動される単一のロックレバー７６とを有している。

ロックホルダ７１の外周には、複数のロック溝部７１ａが形成されており、ロックレバー７６の一端には各ロック溝部７１ａに係合可能な単一の係合爪部７６ａが形成されている。ロックピン７３の周囲には、一端がハウジング５２に固定され、他端がロックレバー７６の反ロックベース７２側に固定される第１ねじりコイルばね７３ａが設けられている。また、そのロックピン７３の周囲には、一端がロックレバー７６のロックベース７２側に固定され、他端がロックベース７２に固定される第２ねじりコイルばね７３ｂが設けられている。これら第１、第２ねじりコイルばね７３ａ、７３ｂは、ロックレバー７６の係合爪部７６ａがロックホルダ７１に近接するように当該ロックレバー７６を付勢している。

このように構成されたロック機構７０は、ソレノイド７５が励磁されることによりロックレバー７６が図３において反時計回りに揺動し、ロックレバー７６の係合爪部７６ａとロックホルダ７１のロック溝部７１ａとの係合が解かれ、アンロック状態となる。また、ソレノイド７５への励磁が停止されると、第１、第２ねじりコイルばね７３ａ、７３ｂの付勢力によってロックレバー７６が時計回りに揺動し、ロックレバー７６の係合爪部７６ａがロックホルダ７１のロック溝部７１ａに係合して、第１ステアリングシャフト１４とモータ軸３４Ａとがロック（連結）されたロック状態となる。なお、ソレノイド７５の励磁の有無は、ＥＣＵ９０により制御される。

図４(A)は、アンロック状態におけるトルクリミットリング８０の一部拡大図であり、図４(B)は、ロック状態におけるトルクリミットリング８０の一部拡大図である。
図３および図４(A)に示すように、トルクリミットリング８０は、弾性材である筒状鋼板により形成されるリング部８１と、このリング部８１の外周面から当該リング部８１の幅方向が長手方向となるように外方へ突出する複数の弾性片８２とを備えている。

リング部８１は、その内周面にてモータ軸３４Ａの外周面３５に摩擦接触可能に形成されている。また、各弾性片８２は、形成時の容易性から、リング部８１の一部を切り起こして形成されているが、リング部８１に別部材を溶接等で取り付けて各弾性片８２を形成するようにしてもよい。

また、図４(A)に示すように、ロックホルダ７１の内周面７１ｂには、モータ軸３４Ａの軸方向に対応する方向に凹設される複数の溝部７１ｃと、これら各溝部７１ｃの底部側にて各溝部７１ｃと同様にモータ軸３４Ａの軸方向に対応する方向に凹設される複数の嵌合部７１ｄとが設けられている。各嵌合部７１ｄは、各弾性片８２の先端部８２ａに嵌合可能に形成されている。各溝部７１ｃは、各嵌合部７１ｄに先端部８２ａをそれぞれ嵌合させた各弾性片８２の根元部８２ｂがロック時に弾性変形状態で当該各溝部７１ｃの側壁に均等に面接触するように、回転方向の幅ｔがロックホルダ７１の内周面７１ｂに近づくほど徐々に広がるように形成されている。この内周面７１ｂと各溝部７１ｃとの間の角部７１ｅは、各弾性片８２の根元部８２ｂが各溝部７１ｃに当接したときの当該根元部８２ｂに生じる応力集中を防止するために、Ｒ形状に形成されている。

トルクリミットリング８０は、リング部８１の内周面にてモータ軸３４Ａの外周面３５に摩擦接触するとともに、各弾性片８２の先端部８２ａにてロックホルダ７１の各嵌合部７１ｄにそれぞれ嵌合することにより、モータ軸３４Ａとロックホルダ７１との間の回転方向のトルク伝達を制限する役割を果たす。アンロック時では、各弾性片８２の根元部８２ｂは、ロックホルダ７１の溝部７１ｃに当接しないように配置されている（図４(A)参照）。

スパイラルケーブルユニット３８は、図示しない車体に保持される略筒状の筐体３８ａと、この筐体３８ａの内側に筐体３８ａに対して相対回転可能に設けられハウジング５２外で当該ハウジング５２に固定された内筒３８ｂとを有している。また、筐体３８ａと内筒３８ｂとの間には複数のリード線を絶縁被覆してなるフレキシブルフラットケーブル３８ｃが設けられており、このフレキシブルフラットケーブル３８ｃは、一端が内筒３８ｂに接続されて当該内筒３８ｂの周囲に巻回され、他端が筐体３８ａに接続されている。フレキシブルフラットケーブル３８ｃと接続されて内筒３８ｂから延出するリード線はモータ３４のステータ３４Ｓ等に接続され、フレキシブルフラットケーブル３８ｃと接続されて筐体３８ａから延出するリード線は車体の図示しないバッテリ及びＥＣＵ９０にコネクタにより接続される。

ＥＣＵ９０は、モータ３４を駆動制御するモータ駆動回路を含む制御装置であって、トルクセンサ１８により検出される操舵トルクや操舵角等の操舵状況に応じてステアリングホイール１２の操舵角に対する操舵輪ＦＲ、ＦＬの転舵角が変化させるようにモータ３４を駆動する。また、ＥＣＵ９０は、ステアリングホイール１２の操舵角に対する操舵輪ＦＲ、ＦＬの転舵角を変化させる場合にはロック機構７０のソレノイド７５を励磁し（アンロック状態）、ステアリングホイール１２の操舵角に対する操舵輪ＦＲ、ＦＬの転舵角の変化を一定にする場合にはロック機構７０のソレノイド７５の励磁を停止する（ロック状態）。

以上のように構成されるロック機構７０を作動させてロックホルダ７１の嵌合部７１ｄにロックレバー７６の係合爪部７６ａを係合させるとき、即ちロック時、衝撃トルクがロックホルダ７１に生じる。この衝撃トルクにより、ロックホルダ７１およびこのロックホルダ７１の嵌合部７１ｄに嵌合するトルクリミットリング８０の弾性片８２の先端部８２ａが、回転しているモータ軸３４Ａに対して反回転方向に相対回転する。

このとき、トルクリミットリング８０のリング部８１はモータ軸３４Ａに摩擦接触して当該モータ軸３４Ａとともに回転しているから、弾性片８２の根元部８２ｂは、ロックホルダ７１を介して伝達される伝達トルクによりロックホルダ７１の溝部７１ｃに当接するまで弾性変形することとなる。この根元部８２ｂの弾性変形により上述の伝達トルクが緩和されるとともに、ロックホルダ７１がリング部８１に対し反回転方向に相対回転することとなる。そして、弾性片８２の根元部８２ｂが溝部７１ｃに当接して上述の弾性変形が抑制されると、この弾性片８２に連結するリング部８１とロックホルダ７１との回転方向の相対位置が固定される。

このとき、上述のように緩和された伝達トルクがリング部８１の内周面とモータ軸３４Ａの外周面３５との間の摩擦接触面に発生する摩擦トルクより小さい場合には、リング部８１とモータ軸３４Ａとの間に滑りが生じることはない。そして、ロックホルダ７１とロックレバー７６との係合解除等により、弾性変形している弾性片８２の根元部８２ｂが元の形状に復帰する。このため、ロック時に生じたロックホルダ７１とモータ軸３４Ａとの間の相対回転がなくなることとなる。

一方、上記伝達トルクが上記摩擦トルクより大きい場合には、リング部８１とモータ軸３４Ａとの間で滑りが生じてロックホルダ７１とモータ軸３４Ａとの間の相対回転が許容される。

ここで、ロック時に衝撃トルクがロックホルダ７１に生じたときに、トルクリミットリング８０により緩和されてモータ軸３４Ａに伝達される伝達トルクＴについて図５を用いて説明する。図５は、ロックホルダ７１とモータ軸３４Ａとの間における、相対回転の度合である相対角度θと伝達トルクＴとの関係を示す説明図である。なお、図５において実線で示すＴ_１は、本発明を適用した場合の伝達トルクを示すものであり、波線で示すＴ_２は、比較例として従来技術を適用した場合の伝達トルクを示すものである。

図５から判るように、本発明を適用した場合、比較例の場合と比べて、相対角度θが増加しても伝達トルクＴは急激に増加することなく緩やかに増加する。これは、ロック時に弾性片８２の根元部８２ｂが溝部７１ｃに当接するまで弾性変形することにより、ロックホルダ７１を介してトルクリミットリング８０に伝達される伝達トルクＴが緩和されるからである。

そして、根元部８２ｂが溝部７１ｃに当接すると、当該根元部８２ｂの弾性変形が抑制されて伝達トルクＴの緩和がなされないため、伝達トルクＴが急激に増加する。このように急増する伝達トルクＴが、トルクリミットリング８０により伝達され得るトルクの制限値（以下、制限トルクＴ_Ｌともいう）以上になると、リング部８１とモータ軸３４Ａとの間で滑りが生じてロックホルダ７１とモータ軸３４Ａとの間の相対回転が許容されて、伝達トルクＴが制限トルクＴ_Ｌで一定となるように制限されることとなる。

一方、比較例である従来のトルクリミットリングは伝達トルクＴを積極的に緩和する機構を備えていないので、相対角度θの増加により伝達トルクＴが制限トルクＴ_Ｌまで急激に増加することとなる。

以上説明したように、本第１実施形態に係る伝達比可変装置３０は、第１ステアリングシャフト１４と第２ステアリングシャフト１６との間の伝達比を変化させるモータ３４のモータ軸３４Ａの外周面３５と、第１ステアリングシャフト１４と第２ステアリングシャフト１６とを連結（ロック）するロック機構７０のロックホルダ７１の内周面７１ｂとの間に配設されて、これらモータ軸３４Ａとロックホルダ７１との間のトルクの伝達を制限するトルクリミットリング８０を備えている。当該トルクリミットリング８０は、モータ軸３４Ａの外周面３５に摩擦接触可能な薄肉筒状のリング部８１と、リング部８１の外周面から外方へ突出する複数の弾性片８２とを備えている。そして、ロックホルダ７１の内周面７１ｂには、複数の溝部７１ｃと、これら複数の溝部７１ｃの各底部側にて弾性片８２の先端部８２ａにそれぞれ嵌合可能な複数の嵌合部７１ｄと、が設けられている。各溝部７１ｃは、各嵌合部７１ｄにそれぞれ嵌合した弾性片８２の根元部８２ｂが弾性変形状態で当接するように形成されている。トルクリミットリング８０は、リング部８１をモータ軸３４Ａの外周面３５に摩擦接触させるとともに各弾性片８２をロックホルダ７１の各嵌合部７１ｄにそれぞれ嵌合させるように、モータ軸３４Ａとロックホルダ７１との間に配設されている。

このため、ロック時にロックホルダ７１に生じた衝撃トルクにより、ロックホルダ７１の嵌合部７１ｄに嵌合する弾性片８２の先端部８２ａが、モータ軸３４Ａに摩擦接触しているリング部８１に対して反回転方向に相対回転することとなる。このとき、弾性片８２の根元部８２ｂは、その弾性変形によりロックホルダ７１を介して伝達される伝達トルクＴを緩和する。そして、ロックホルダ７１とロックレバー７６との係合解除等により、弾性変形している弾性片８２の根元部８２ｂが元の形状に復帰すると、ロック時に生じたロックホルダ７１とモータ軸３４Ａとの間の相対回転がなくなることとなる。

このようにロック時の伝達トルクＴが緩和されるので、トルクリミットリング８０による伝達トルクＴの制限が予定されていない通常使用領域でのロック時に大きな衝撃トルクがロックホルダ７１に瞬間的に発生等しても、ロックホルダ７１とモータ軸３４Ａとの間に回転方向の位置ずれが生じることもない。
したがって、ロック時の伝達トルクＴを緩和するとともに通常使用領域でのロックホルダ７１とモータ軸３４Ａとの位置ずれを防止することができる。

また、本第１実施形態に係る伝達比可変装置３０では、ロックホルダ７１の溝部７１ｃは、回転方向の幅ｔが当該ロックホルダ７１の内周面７１ｂに近づくほど徐々に広がるように形成されている。これにより、ロック時に弾性変形した各弾性片８２の根元部８２ｂが、各溝部７１ｃの側壁にそれぞれ均等に面接触するように当接するので、各根元部８２ｂが各溝部７１ｃにそれぞれ当接したときの応力集中を防止することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図６(A)(B)を参照して説明する。図６(A)(B)は、本発明の第２実施形態に係る伝達比可変装置３０のトルクリミットリング８０ａの要部を示す一部拡大図である。
本第２実施形態に係る伝達比可変装置３０は、上記第１実施形態にて述べたトルクリミットリング８０およびロックホルダ７１に代えて、図６(A)(B)に示すトルクリミットリング８０ａを採用するとともに、このトルクリミットリング８０ａに対応するロックホルダ７７を採用している点が、上記第１実施形態に係る伝達比可変装置と異なる。したがって、第１実施形態の伝達比可変装置と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

トルクリミットリング８０ａは、上記第１実施形態における弾性片８２に対応する対の弾性片８３，８４がリング部８１から外方に突出するように形成される点が上記トルクリミットリング８０と異なる。

ロックホルダ７７の内周には、上記ロックホルダ７１の各溝部７１ｃおよび各嵌合部７１ｄに対応する各溝部７７ｃおよび各嵌合部７７ｄが設けられている。各嵌合部７７ｄは、弾性片８３の先端部８３ａのうち対となる弾性片８４に対向しない側面と、弾性片８４の先端部８４ａのうち対となる弾性片８３に対向しない側面とがともに嵌合するように形成されている。各溝部７７ｃは、各嵌合部７７ｄに両先端部８３ａ，８４ａをそれぞれ嵌合させた両弾性片８３，８４の根元部８３ｂ，８４ｂのどちらか一方がロック時に弾性変形状態で当該各溝部７７ｃの側壁に均等に面接触するように、それぞれの幅がロックホルダ７７の内周面７７ｂに近づくほど徐々に広がるように形成されている。この内周面７７ｂと各溝部７７ｃとの間の角部７７ｅは、各弾性片８３の根元部８３ｂまたは各弾性片８４の根元部８４ｂが各溝部７７ｃに当接したときの根元部８３ｂまたは根元部８４ｂに生じる応力集中を防止するために、Ｒ形状に形成されている。また、ロックホルダ７７の外周には、ロックホルダ７１の係合溝部７１ａと同様の係合溝部が形成されている。

このように構成される本第２実施形態に係るトルクリミットリング８０ａは、ロック時両弾性片８３，８４の根元部８３ｂ，８４ｂの双方の弾性変形により伝達トルクＴを緩和するので、各弾性片８２のみが嵌合する上記第１実施形態の場合と比べて、伝達トルクＴの緩和量が増大し得る。さらに、当該トルクリミットリング８０ａは、その対象性から正逆回転における伝達トルクＴの緩和量のばらつきを抑制することができる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を図７(A)(B)を参照して説明する。図７(A)(B)は、本発明の第３実施形態に係る伝達比可変装置３０のトルクリミットリング８０ｂの要部を示す一部拡大図である。
本第３実施形態に係る伝達比可変装置３０は、上記第２実施形態にて述べたトルクリミットリング８０ａに代えて、図７(A)(B)に示すトルクリミットリング８０ｂを採用している点が、上記第２実施形態に係る伝達比可変装置と異なる。したがって、第２実施形態の伝達比可変装置と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

トルクリミットリング８０ｂは、上記第２実施形態における弾性片８３，８４の両先端部８３ａ、８４ａの各先端を連結部８５により連結するように形成される点が上記トルクリミットリング８０ａと異なる。

このように構成される本第３実施形態に係るトルクリミットリング８０ｂは、ロック時両弾性片８３，８４の根元部８３ｂ，８４ｂの双方の弾性変形に加えて連結部８５の弾性変形により伝達トルクＴを緩和するので、両弾性片８３，８４のみが嵌合する上記第２実施形態の場合と比べて、伝達トルクＴの緩和量がより増大するとともに、正逆回転における伝達トルクＴの緩和量のばらつきがより抑制され得る。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）ロック時における伝達トルクＴの緩和量を調整するために、上記第１実施形態における各弾性片８２の根元部８２ｂや上記第２、第３実施形態における両弾性片８３，８４の根元部８３ｂ，８４ｂの弾性力を変更するようにしてもよい。

（２）ロック時における伝達トルクＴの緩和量を調整するために、上記第１実施形態における溝部７１ｃや上記第２、第３実施形態における溝部７７ｃの広がり角度を変更するようにしてもよい。

（３）上記各実施形態においては、第２ステアリングシャフト１６が波動歯車機構４０等を介してモータ軸３４Ａに連結されており第１ステアリングシャフト１４がモータ軸３４Ａに連結されていない。このため、第２ステアリングシャフト１６が波動歯車機構４０等を介してモータ軸３４Ａに連結されておらず第１ステアリングシャフト１４がモータ軸３４Ａに連結されている場合には、ロック機構７０は、第２ステアリングシャフト１６に連結されたロックレバーをモータ軸３４Ａに連結されたロックホルダに係合させて第２ステアリングシャフト１６とモータ軸３４Ａとをロックしてもよい。

（４）上述したトルクリミットリング８０に代えて、図８および図９に示すトルクリミットリング８０ｃを採用してもよい。図８は、トルクリミットリング８０ｃの変形例を説明する断面図であり、図９は、図８のトルクリミットリング８０ｃの一部拡大図である。図８に示すように、トルクリミットリング８０ｃは、ロックホルダ７１の内周面７１ｂに摩擦接触可能に形成されるリング部８６と、このリング部８６から内方へ突出する複数の弾性片８７を備えている。

そして、図９に示すように、モータ軸３４Ａの外周面３５には、軸方向に凹設される複数の溝部３５ａと、これら各溝部３５ａの底部側にて各溝部３５ａと同様に軸方向に凹設される複数の嵌合部３５ｂとが設けられている。各嵌合部３５ｂは、各弾性片８７の先端部８７ａに嵌合可能に形成されている。各溝部３５ａは、各嵌合部３５ｂに先端部８７ａをそれぞれ嵌合させた各弾性片８７の根元部８７ｂがロック時に弾性変形状態で当該各溝部３５ａの側壁に均等に面接触するように、回転方向の幅ｔがモータ軸３４Ａの外周面３５に近づくほど徐々に広がるように形成されている。この外周面３５と各溝部３５ａとの間の角部３５ｃは、各弾性片８７の根元部８７ｂが各溝部３５ａに当接したときの当該根元部８７ｂに生じる応力集中を防止するために、Ｒ形状に形成されている。また、ロックホルダ７１の内周面７１ｂの複数の溝部７１ｃと複数の嵌合部７１ｄとは廃止されている。

このようにトルクリミットリング８０ｃを構成しても、上記各実施形態と同様に、ロックホルダ７１を介してモータ軸３４Ａに伝達される伝達トルクＴが緩和され得る。

本発明の第１実施形態に係る伝達比可変装置を適用した車両制御装置の構成概要を示す説明図である。図１の伝達比可変装置の断面図である。図２に示す３−３線相当の切断面による断面図である。図４(A)は、アンロック状態におけるトルクリミットリングの一部拡大図であり、図４(B)は、ロック状態におけるトルクリミットリングの一部拡大図である。ロックホルダとモータ軸との間における、相対角度と伝達トルクとの関係を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係る伝達比可変装置のトルクリミットリングの要部を示す一部拡大図である。本発明の第３実施形態に係る伝達比可変装置のトルクリミットリングの要部を示す一部拡大図である。トルクリミットリングの変形例を説明する断面図である。図８のトルクリミットリングの一部拡大図である。

符号の説明

１０…車両制御装置
１４…第１ステアリングシャフト（入力軸）
１６…第２ステアリングシャフト（出力軸）
３０…伝達比可変装置
３４…モータ
３４Ａ…モータ軸
３５…外周面
３５ａ…溝部
３５ｂ…嵌合部
７０…ロック機構
７１，７７…ロックホルダ
７１ａ…ロック溝部（係合溝部）
７１ｂ，７７ｂ…内周面
７１ｃ，７７ｃ…溝部
７１ｄ，７７ｄ…嵌合部
７６…ロックレバー
７６ａ…係合爪部
８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃ…トルクリミットリング（トルクリミット機構）
８１，８６…リング部
８２，８３，８４，８７…弾性片
８２ａ，８３ａ，８４ａ，８７ａ…先端部
８２ｂ，８３ｂ，８４ｂ，８７ｂ…根元部
８５…連結部
Ｔ…伝達トルク
Ｔ_Ｌ…制限トルク
θ…相対角度

Claims

ステアリングと操舵輪とを連結する車両の操舵系の途中に設けられ、
前記ステアリング側の入力軸の回転に応じて回転するモータであって、このモータのモータ軸を前記操舵輪側の出力軸に連結して当該モータの回転駆動により前記入力軸と前記出力軸との間の伝達比を変化させるモータと、
前記モータ軸の外周部に配設された被係合部材の係合溝部に前記入力軸および前記出力軸のいずれか一方に連結された係合片を係合させてロックしたことにより前記入力軸と前記出力軸とを連結するロック機構と、
前記モータ軸の外周面と前記被係合部材の内周面との間に配設され、前記モータ軸と前記被係合部材との間のトルクの伝達を制限するトルクリミット機構と、
を備える伝達比可変装置であって、
前記トルクリミット機構は、前記モータ軸の外周面および前記被係合部材の内周面のいずれか一方に摩擦接触可能な薄肉筒状のリング部と、前記リング部から突出する複数の弾性片とを備えており、
前記モータ軸の外周面または前記被係合部材の内周面には、複数の溝部と、これら複数の溝部の各底部側にて前記弾性片の先端部にそれぞれ嵌合可能な複数の嵌合部と、が設けられており、
前記複数の溝部は、前記複数の嵌合部にそれぞれ嵌合した前記弾性片の根元部が弾性変形状態で当接するように形成されることを特徴とする伝達比可変装置。
前記リング部は、前記モータ軸の外周面に摩擦接触可能に形成されるとともに、
前記複数の弾性片は、前記リング部の外周面から外方へ突出するように形成され、
前記複数の溝部と前記複数の嵌合部は、前記被係合部材の内周面に形成されることを特徴とする請求項１記載の伝達比可変装置。
前記リング部は、前記被係合部材の内周面に摩擦接触可能に形成されるとともに、
前記複数の弾性片は、前記リング部の内周面から内方へ突出するように形成され、
前記複数の溝部と前記複数の嵌合部は、前記モータ軸の外周面に形成されることを特徴とする請求項１記載の伝達比可変装置。
前記溝部は、円周方向の幅が前記被係合部材の内周面に近づくほど徐々に広がるように形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の伝達比可変装置。