ステアバイワイヤ式操舵装置
【課題】トー角調整時に転舵軸の非回転分割軸と回転分割軸とが互いに抜けることが防げ、トー角調整用モータの消費電力量を抑えることができるステアバイワイヤ式操舵装置を提供する。
【解決手段】非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとがねじ結合部で互いに結合された転舵軸１０を備える。両分割軸１０Ａ，１０Ｂを一体に軸方向移動させることにより、転舵輪を転舵させる。非回転分割軸１０Ａに対して回転分割軸１０Ｂを回転させて、ねじ結合部の螺合長さを調整することにより、転舵輪のトー角を変える。一方の分割軸１０Ａに、径方向に広がるつば部９０ｂ，９０ｃを有する被係合部材９０を設ける。他方の分割軸１０Ｂに、ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合に、つば部９０ｃに係合して螺合長さが短くなる側への両分割軸１０Ａ，１０Ｂの相対軸方向移動を規制する係合部材９１を設ける。
【解決手段】非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとがねじ結合部で互いに結合された転舵軸１０を備える。両分割軸１０Ａ，１０Ｂを一体に軸方向移動させることにより、転舵輪を転舵させる。非回転分割軸１０Ａに対して回転分割軸１０Ｂを回転させて、ねじ結合部の螺合長さを調整することにより、転舵輪のトー角を変える。一方の分割軸１０Ａに、径方向に広がるつば部９０ｂ，９０ｃを有する被係合部材９０を設ける。他方の分割軸１０Ｂに、ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合に、つば部９０ｃに係合して螺合長さが短くなる側への両分割軸１０Ａ，１０Ｂの相対軸方向移動を規制する係合部材９１を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転舵用の転舵軸と機械的に連結されていないステアリングホイールで操舵を行うステアバイワイヤ式操舵装置に関し、特に２軸分割構造である転舵軸の抜け止め機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアバイワイヤ式操舵装置は、ステアリングホイールの操作に応じて転舵用モータを駆動し、この転舵用モータの駆動で転舵軸を軸方向に移動させ、転舵軸の左右両端に設けたタイロッドを動作させて左右の転舵輪を転舵させる（例えば特許文献１）。
【０００３】
この種のステアバイワイヤ式操舵装置において、転舵輪のトー角を変えることを可能とするために、本件出願人は、前記転舵軸を、非回転分割軸と回転分割軸とに軸方向に２分割し、これら両分割軸を軸中心と同心のねじ結合部で互いに結合した構成を提案している（特願２００９−２３８８３２）。この構成であると、非回転分割軸および回転分割軸を一体に軸方向移動させることで転舵輪が転舵し、かつ非回転分割軸に対して回転分割軸を回転させて、ねじ結合部の螺合長さを調整することで、左右のタイロッド間距離が変更されて転舵輪のトー角が変わる。
【０００４】
上記提案では、前記ねじ結合部が外れて非回転分割軸と回転分割軸とが分離するのを防止するために、一方の分割軸にサークリップを設け、もう一方の分割軸に前記サークリップが嵌り込む円周溝を設けた抜け止め手段が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４９８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記サークリップと円周溝からなる抜け止め手段は、サークリップが自身の弾性反発力で径方向に拡がろうとして、前記もう一方の分割軸と常時接触しているため、トー角を変えるためにねじ結合部の螺合長さを変更する時に、サークリップの弾性反発力が負荷となり、トー角調整用モータの消費電力量が多くなるという課題が残っていた。
【０００７】
また、サークリップは、一方の分割軸の外周に形成された環状溝に嵌合しており、外部から取り外すことができないため、保守、点検等のために、転舵軸を非回転分割軸と回転分割軸とに分離する場合に、サークリップを破壊しなければならない。さらに、その際に転舵軸を傷付ける可能性がある。
【０００８】
この発明の目的は、トー角調整時に転舵軸の非回転分割軸と回転分割軸とが互いに抜けることが防げ、トー角調整用モータの消費電力量を抑えることができるステアバイワイヤ式操舵装置を提供することである。
この発明の他の目的は、保守や点検時に抜け止め手段を破壊することなく非回転分割軸と回転分割軸とを分離することを可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のステアバイワイヤ式操舵装置は、ステアリングホイールと、このステアリングホイールに機械的に連結されず、左右両端にタイロッドが設けられた転舵軸と、転舵輪を転舵させる転舵機構と、転舵輪のトー角を調整するトー角調整機構とを備える。前記転舵軸は、非回転分割軸と回転分割軸とに軸方向に並ぶように２分割され、これら両分割軸を軸中心と同心のねじ結合部で互いに結合した軸であり、前記転舵機構は、転舵用モータの駆動で前記非回転分割軸および回転分割軸を一体に軸方向移動させることにより転舵輪を転舵させる機構であり、前記トー角調整機構は、トー角調整用モータの駆動で前記非回転分割軸に対して前記回転分割軸を回転させて、前記ねじ結合部の螺合長さを調整することにより、前記左右のタイロッド間距離を変更して転舵輪のトー角を変える機構である。前記転舵軸の非回転分割軸および回転分割軸のうちの一方の分割軸に、径方向に広がるつば部を有する被係合部材を設け、他方の分割軸に、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合に、前記被係合部材のつば部に係合して、前記螺合長さが短くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制する係合部材を設ける。
【００１０】
この構成によると、転舵機構およびトー角調整機構を備えるため、転舵輪の転舵および転舵輪のトー角の変更の両方を行える。トー角調整時に、ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合、係合部材が被係合部材のつば部に係合して、螺合長さが短くなる側への非回転分割軸と回転分割軸との相対軸方向移動が規制される。それにより、非回転分割軸と回転分割軸とが互いに抜けることが防げる。係合部材が被係合部材のつば部に係合していない時は、係合部材はどの部材とも接触していない。そのため、ねじ結合部の螺合長さ変更時に、係合部材が負荷とならず、トー角調整用モータの消費電力量を抑えることができる。
【００１１】
この発明において、前記係合部材は、前記他方の分割軸に対して着脱自在であるのが良い。
係合部材が着脱自在であると、保守や点検時に抜け止め手段を破壊することなく非回転分割軸と回転分割軸とを分離することが可能である。
【００１２】
この発明において、前記一方の分割軸に設けられた被係合部材は、軸方向に離れた２個所に前記つば部を有し、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合に、前記係合部材が前記被係合部材の一方のつば部に係合して、前記螺合長さが短くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制すると共に、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以上になった場合に、前記係合部材が前記被係合部材の他方のつば部に係合して、前記螺合長さが長くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制する構成であってもよい。
この場合、非回転分割軸と回転分割軸とが互いに抜けることが防げると共に、ねじ結合部の螺合長さが長くなりすぎることによって両分割軸が互いに干渉することを防げる。
【００１３】
この発明において、前記被係合部材は、前記転舵軸の一方の分割軸と別体であってもよい。
被係合部材が一方の分割軸と別体であると、被係合部材のつば部の加工が容易である。
【００１４】
この発明において、前記係合部材が前記被係合部材のつば部に係合するとき、両者は互いに点接触または線接触するのが望ましい。
点接触または線接触であると、係合部材と被係合部材のつば部との接触面積を小さくできる。それにより、互いに接触状態にある係合部材と被係合部材のつば部を引き離す側へ回転分割軸を回転させるトルクが小さくて済む。係合部材と被係合部材のつば部とが平面同士で接触している場合、前記トルクが大きくなり、トー角調整用モータの能力を超えてしまう恐れがある。
【００１５】
例えば、前記被係合部材のつば部および前記係合部材は、互いの接触面が、一方は平面であり、他方は曲面とする。より具体的には、前記被係合部材のつば部および前記係合部材のうち、前記接触面が曲面である方の部材は、その接触面が雄ねじの外周面からなるものとする。
上記構成とすることにより、簡単な構造で点接触または線接触を実現できる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のステアバイワイヤ式操舵装置は、ステアリングホイールと、このステアリングホイールに機械的に連結されず、左右両端にタイロッドが設けられた転舵軸と、転舵輪を転舵させる転舵機構と、転舵輪のトー角を調整するトー角調整機構とを備え、前記転舵軸は、非回転分割軸と回転分割軸とに軸方向に並ぶように２分割され、これら両分割軸を軸中心と同心のねじ結合部で互いに結合した軸であり、前記転舵機構は、転舵用モータの駆動で前記非回転分割軸および回転分割軸を一体に軸方向移動させることにより転舵輪を転舵させる機構であり、前記トー角調整機構は、トー角調整用モータの駆動で前記非回転分割軸に対して前記回転分割軸を回転させて、前記ねじ結合部の螺合長さを調整することにより、前記左右のタイロッド間距離を変更して転舵輪のトー角を変える機構であり、前記転舵軸の非回転分割軸および回転分割軸のうちの一方の分割軸に、径方向に広がるつば部を有する被係合部材を設け、他方の分割軸に、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合に、前記被係合部材のつば部に係合して、前記螺合長さが短くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制する係合部材を設けたため、トー角調整時に転舵軸の非回転分割軸と回転分割軸とが互いに抜けることが防げ、さらにねじ結合部の螺合長さ変更時には、係合部材はどの部材との接触しないため、トー角調整用モータの消費電力量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一実施形態にかかるステアバイワイヤ式操舵装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は同ステアバイワイヤ式操舵装置における転舵軸駆動部の正常動作時の水平断面図、（Ｂ）はそのIIＢ部拡大図である。
【図３】（Ａ）は同転舵軸駆動部におけるトー角調整用モータ失陥時の水平断面図、（Ｂ）はそのIIIＢ部拡大図である。
【図４】（Ａ）は同転舵軸駆動部における転舵用モータ失陥時の水平断面図、（Ｂ）はそのIVＢ部拡大図である。
【図５】（Ａ）は同転舵軸の結合ねじ部の断面図、（Ｂ）はその部分拡大図である。
【図６】図５（Ｂ）のVI−VI断面図である。
【図７】図２のVII−VII断面図である。
【図８】同転舵軸駆動部の回転規制機構の側面図であり、（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ異なる状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。このステアバイワイヤ式操舵装置は、図１に概略図で示すように、運転者が操舵するステアリングホイール１と、操舵角センサ２と、操舵トルクセンサ３と、操舵反力モータ４と、左右の転舵輪１３にナックルアーム１２およびタイロッド１１を介して連結された転舵用の軸方向移動自在な転舵軸１０と、この転舵軸１０を駆動する転舵軸駆動部１４と、転舵角センサ８と、ＥＣＵ（電気制御ユニット）５とを備える。ＥＣＵ５は、ステアリング制御手段５ａ、失陥対応制御手段５ｂ、および補正動作制御手段５ｃを含む。ＥＣＵ５およびその各制御手段５ａ，５ｂ，５ｃは、マイクロコンピュータおよびその制御プログラムを含む電子回路等により構成される。
【００１９】
ステアリングホイール１は、転舵用の転舵軸１０と機械的に連結されていない。ステアリングホイール１に対して、操舵角センサ２および操舵トルクセンサ３が設けられ、操舵反力モータ４が接続されている。操舵角センサ２は、ステアリングホイール１の操舵角を検出するセンサである。操舵トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に作用する操舵トルクを検出するセンサである。操舵反力モータ４は、ステアリングホイール１に反力トルクを付与するモータである。
【００２０】
図２〜図４は、転舵軸駆動部１４のそれぞれ異なる状態を示す水平断面図である。転舵軸駆動部１４には、転舵軸１０と、転舵輪１３（図１）の転舵を行う転舵機構１５と、転舵輪１３のトー角調整を行うトー角調整機構１６と、転舵機構１５およびトー角調整機構１６の各動力伝達機構１８，３０を切り換える切換機構１７とが設けられている。
【００２１】
転舵軸１０は、非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとに軸方向に並ぶように２分割され、これら両分割軸１０Ａ，１０Ｂを軸中心と同心のねじ結合部１０Ｃで互いに結合した軸である。転舵軸駆動部１４のハウジング１９から突出した非回転分割軸１０Ａおよび回転分割軸１０Ｂの先端部に、左右のタイロッド１１（図１）がそれぞれ連結されている。
【００２２】
図５に示すように、ねじ結合部１０Ｃは、非回転分割軸１０Ａに設けられた雄ねじ８１と、非回転分割軸１０Ｂに設けられた雌ねじ８２とを有する。ねじの種類は、台形ねじが好ましい。ねじの種類が台形ねじであるねじ結合部１０Ｃは、非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとの結合が堅固である。
【００２３】
雄ねじ８１は、非回転分割軸１０Ａのボールねじ軸部１０ａから回転分割軸１０Ｂ側に突出する嵌合軸部８３の先端に設けられている。雌ねじ部８２は、回転分割軸１０Ｂの筒状部８４の内周に形成されている。回転分割軸１０Ｂには、前記筒状部８４から非回転分割軸１０Ａ側に延びる延長筒状部８５が設けられており、この延長筒状部８５の内径孔８６に前記嵌合軸部８３が嵌合している。内径孔８６は、転舵軸１０の軸中心と同心である。
【００２４】
このねじ結合部１０Ｃには、前記内径孔８６から前記嵌合軸部８３が抜けて、非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとが互いに分離するのを防止する抜け止め手段８８が設けられている。この抜け止め手段８８は、非回転分割軸１０Ａに設けた被係合部材９０と、回転分割軸１０Ｂに設けた係合部材９１とでなる。
【００２５】
被係合部材９０は、転舵軸１０の軸心に沿って延びる軸部９０ａの両端に、この軸部９０ａよりも径方向に拡がった一対のつば部９０ｂ，９０ｃを有する部材であり、基端に設けられたねじ部９０ｄにより非回転分割軸１０Ａの先端に締結されている。
【００２６】
係合部材９１は、図６のように、回転分割軸１０Ｂの筒状部８４に径方向にねじ込まれた雄ねじからなり、その先端が筒状部８４の内周よりも中心側に突出している。図の例では、３個の係合部材９１が、円周方向に等配で設けられている。各係合部材９１の軸方向位置は、前記被係合部材９０の一対のつば部９０ｂ，９０ｃ間の位置とされる。
【００２７】
非回転分割軸１０Ａは、図７に示す回り止め手段９３により、転舵軸駆動部１４のハウジング１９に対して軸方向に進退自在かつ軸回りに回転不能とされている。回り止め手段９３は、非回転分割軸１０Ａにおける前記ボールねじ軸部１０ａの外側に続く部分である非同心円部１０ｂと、ハウジング１９に固定して設けられ、前記非同心円部１０ｂが軸方向に摺動自在に嵌合する滑り軸受９４とで構成される。非同心円部１０ｂの軸方向と垂直な断面の形状は、外形が軸中心の同心円とは異なる形状である。この図例では、非同心円部１０ｂは、円周の一部を直線で切り落とした断面形状とされているが、他の断面形状であってもよい。この構成の回り止め手段９３は、構成が簡単で、転舵軸１０の非回転分割軸１０Ａを確実に回り止めできる。
【００２８】
図２〜図４において、転舵軸１０全体は、以下のようにハウジング１９に支持されている。すなわち、非回転分割軸１０Ａは、ボールねじ軸部１０ａに螺合する後記ボールナット２６を介して複列アンギュラ玉軸受２９ａおよび深溝玉軸受２９ｂにより支持されると共に、前記滑り軸受９４によって支持される。非回転分割軸１０Ａのボールねじ軸部１０ａの外径面は、滑り軸受９５によって支持されている。また、回転分割軸１０Ｂは、その外周にスプライン嵌合する後記スプラインナット４０を介して転がり軸受４４により支持されている。滑り軸受９５の軸方向位置は、ねじ結合部１０Ｃとボールナット２６との間とされている。回転分割軸１０Ｂの外径面は、ハウジング１９に固定された滑り軸受９６および中空モータ軸３１の内径面に固定された滑り軸受９７によって支持されている。
【００２９】
転舵機構１５は、転舵軸１０の非回転分割軸１０Ａおよび回転分割軸１０Ｂを一体に軸方向に移動させて転舵輪１３の転舵を行う。この転舵機構１５は、転舵用モータ６と、この転舵用モータ６の回転により転舵軸１０を軸方向に移動させる転舵動力伝達機構１８とを備える。
【００３０】
転舵用モータ６は、転舵軸駆動部１４のハウジング１９に、前記転舵軸１０と平行に取付けられている。転舵用モータ６は中空モータであって、筒状の中空モータ軸２０を有する。この中空モータ軸２０は、一対の軸受２３によりハウジング１９に回転自在に支持されている。中空モータ軸２０の中空部内には、転舵軸１０と平行に設けた転舵用中間軸２１が、一対の円筒ころ軸受２２を介して回転自在かつ軸方向に移動自在に支持されている。転舵用中間軸２１は、後記トー角調整用中間軸３５と共に、切換機構１７の直動アクチュエータ４７により、図２に示す基準位置と、図３に示すトー角調整用モータ失陥時位置と、図４に示す転舵用モータ失陥時位置の各位置に軸方向に位置切換される。
【００３１】
転舵動力伝達機構１８は、転舵用モータ６の前記中空モータ軸２０と、前記転舵用中間軸２１と、この転舵用中間軸２１の外周にキー（図示せず）を介して回転伝達可能に嵌合した出力ギヤ２４と、この出力ギヤ２４とカウンタギヤ２４ａを介して噛み合う入力ギヤ２５と、この入力ギヤ２５に固定され前記転舵軸１０の非回転分割軸１０Ａのボールねじ軸部１０ａに螺合するボールナット２６とでなる。これらボールねじ軸部１０ａとボールナット２６とでボールねじ機構Ａを構成する。ボールナット２６は、例えばボールの循環方式がこま式のものを用いる。こま式のボールナット２６は、外径を小さくでき、しかも回転バランスが良好である。
【００３２】
入力ギヤ２４は、転がり軸受２８を介して前記ハウジング１９に支持されている。また、ボールナット２６は、軸方向両側に配した複列アンギュラ玉軸受２９ａおよび深溝玉軸受２９ｂにより、ハウジング１９に回転自在に支持されている。複列アンギュラ玉軸受２９ａおよび深溝玉軸受２９ｂを組み合わせてボールナット２６を支持すると、ボールナット２６に作用する軸方向荷重およびモーメント荷重の両方を受けることができる。転舵用中間軸２１は、前記のように、転舵用モータ６の中空モータ軸２０に円筒ころ軸受２２を介して嵌合し、かつ出力ギヤ２４にキーを介して嵌合しているため、軸方向への移動が許容されている。
【００３３】
中空モータ軸２０の内周に内歯からなるスプライン歯２０ａ、転舵用中間軸２１の外周に外歯からなるスプライン歯２１ａがそれぞれ形成されており、転舵軸駆動部１４の正常時状態（図２）では、これらスプライン歯２０ａ，２１ａが互いに噛み合ってスプライン嵌合部２７を構成することで、中空モータ軸２０と転舵用中間軸２１とが回転伝達可能に連結されている。中空モータ軸２０のスプライン歯２０ａは軸方向に長く、どの軸方向箇所にも転舵用中間軸２１のスプライン歯２１ａが噛み合うことができる。
【００３４】
転舵軸駆動部１４の正常時状態（図２）において、転舵用モータ６の回転出力は、転舵用中間軸２１、出力ギヤ２４、カウンタギヤ２４ａ、入力ギヤ２５を経てボールナット２６に伝達され、ボールナット２６の回転が転舵軸１０の軸方向への移動に変換されて転舵が行なわれる。
【００３５】
トー角調整機構１６は、非回転分割軸１０Ａに対して回転分割軸１０Ｂを回転させて、ねじ結合部１０Ｃの螺合長さを調整することにより、前記左右のタイロッド間距離を変更して転舵輪１３のトー角を変える。このトー角調整機構１６は、トー角調整用モータ７と、このトー角調整用モータ７の回転によりトー角を調整させるトー角調整動力伝達機構３０とを備える。
【００３６】
トー角調整用モータ７は、転舵軸駆動部１４のハウジング１９に、転舵軸１０と同心に取付けられている。トー角調整用モータ７も中空モータであって、その筒状の中空モータ軸３１が転舵軸１０におけるねじ結合部１０Ｃの外周に設けられている。
【００３７】
トー角調整動力伝達機構３０は、前記中空モータ軸３１に固定された出力ギヤ３２と、この出力ギヤ３２とカウンタギヤ３２ａを介して噛み合う第１中間ギヤ３３と、この第１中間ギヤ３３とスプライン嵌合部３４で噛み合うトー角調整用中間軸３５と、このトー角調整用中間軸３５とスプライン嵌合部３６で噛み合う第２中間ギヤ３７と、この第２中間ギヤ３７とカウンタギヤ３７ａを介して噛み合う入力ギヤ３８と、この入力ギヤ３８に固定されたスプラインナット４０とでなる。転舵軸１０の回転分割軸１０Ｂは外周に歯溝が形成されたスプライン軸であって、この回転分割軸１０Ｂに前記スプラインナット４０がスプライン嵌合している。回転分割軸１０Ｂとスプラインナット４０とは、両者が滑り接触していても、あるいはボール（図示せず）を介して互いに転がり接触していてもよい。いずれであっても、スプラインナット４０から回転分割軸１０Ｂへ、回転を良好に伝達することができる。
【００３８】
第１中間ギヤ３３および第２中間ギヤ３７とトー角調整用中間軸３５とは、両中間ギヤ３３，３７に形成された内歯からなるスプライン歯３３ａ，３７ａとトー角調整用中間軸３５に形成された外歯からなるスプライン歯３５ａ，３５ｂとが互いに噛み合うことで、スプライン嵌合部３４，３６を構成する。トー角調整用中間軸３５のスプライン歯３５ｂは軸方向に長く、どの軸方向箇所にも第２中間ギヤ３７のスプライン歯３７ａが噛み合うことができる。
【００３９】
中空モータ軸３１は一対の転がり軸受４１を介して、第１中間ギヤ３３は転がり軸受４２を介して、第２中間ギヤ３７は転がり軸受４３を介して、スプラインナット４０は転がり軸受４４を介して、それぞれハウジング１９に支持されている。また、第１中間ギヤ３３と第２中間ギヤ３７間には転がり軸受４５が介在し、両ギヤ３３，３７は互いに回転自在である。トー角調整用中間軸３５は、前記のように、第１中間ギヤ３３におけるスプライン嵌合部３４の噛み合い、および第２中間ギヤ３７におけるスプライン嵌合部３６の噛み合いで支持されているだけなので、軸方向への移動が許容されている。操舵用中間軸２１とトー角調整用中間軸３５は、同軸上に互いに隣接して配置されており、両中間軸２１，３５の互いに対向する軸端間にスラスト軸受４６を介在させてある。これにより、両中間軸２１，３５が相対回転可能となるようにされている。
【００４０】
転舵軸駆動部１４の正常時状態（図２）において、トー角調整用モータ７の回転出力は、中空モータ軸３１、出力ギヤ３２、カウンタギヤ３２ａ、第１中間ギヤ３３、トー角調整用中間軸３５、第２中間ギヤ３７、カウンタギヤ３７ａ、入力ギヤ３８を経てスプラインナット４０に伝達され、スプラインナット４０の回転で転舵軸１０の回転分割軸１０Ｂが回転させられる。非回転分割軸１０Ａに対し回転分割軸１０Ｂを回転させることで、ねじ結合部１０Ｃの螺合長さを調整して、転舵軸１０を伸縮させる。それにより、左右のタイロッド間距離を変更して、転舵輪１３（図１）のトー角を変える。このトー角調整の際、後述するように、転舵動力伝達機構１８およびトー角調整動力伝達機構３０は、ステアリング制御手段５ａの制御により、左右の転舵輪１３の転舵角が目標値に一致するように互いに協調して動作させられる。
【００４１】
切換機構１７は、転舵用モータ６が失陥したとき、ならびにトー角調整用モータ７が失陥したときに、転舵動力伝達機構１８およびトー角調整動力伝達機構３０の動力伝達系統を切り換えるためのものである。この切換機構１７は、転舵用中間軸２１およびトー角調整用中間軸３５と、これら中間軸２１，３５を一緒に軸方向に移動させる直動アクチュエータ４７と、両中間軸２１，３５が常に互いに接する状態に維持されるように押圧力を付与する押圧機構４８と、両中間軸２１，３５の移動により転舵動力伝達機構１８およびトー角調整動力伝達機構３０の各伝動連結部の伝動を係脱する伝動係脱機構４９とを備える。
【００４２】
直動アクチュエータ４７は、ばね部材５１と、ばね係脱機構５２とでなる。さらに、ばね係脱機構５２は、ばね部材５１の直線運動を回転運動に変換する直線・回転運動変換機構５３と、この直線・回転運動変換機構５３で得られる回転運動を規制する回転規制機構５４とでなる。
【００４３】
この例では、ばね部材５１は圧縮コイルばねであり、サポート部材５５を図２〜図４の左方向に付勢している。つまり、ばね部材５１は、サポート部材５５に接する側の端部が左右方向に直線運動をする。サポート部材５５は転舵用中間軸２１と同軸上に互いに隣接して設けられている。サポート部材５５と転舵用中間軸２１間にスラスト軸受５６を、サポート部材５５とばね部材５１間にスラスト玉軸受５７をそれぞれ介在させてあり、サポート部材５５は中心軸回りに回転自在である。
【００４４】
また、この例では、直線・回転運動変換機構５３はボールねじ機構であり、サポート部材５５と一体のボールねじ軸５８と、このボールねじ軸５８に螺合するボールナット５９とで構成される。直線・回転運動変換機構５３はボールねじ機構以外の構成であってもよく、例えばラックとピニオンを組み合わせたものとしてもよい。
【００４５】
図８に示すように、回転規制機構５４は、回転軸であるボールねじ軸５８に設けた突起物６０、この突起物６０に引っ掛かることでボールねじ軸５８の回転を止める役割を果たすレバー６１、およびこのレバー６１を作動させる回転規制駆動源６２で構成される。突起物６０は、外周の一部が他よりも外径側に張り出す突起部６０ａとなった板状の部材で、その突起部６０ａの周方向一方端に、レバー６１が当たる段面６０ｂが形成されている。厳密には、突起物６０の突起部６０ａが、レバー６１が引っ掛かる突起物である。レバー６１は、ボールねじ軸５８と平行な回動中心軸６１ａに回動自在に設けられ、前記突起物６０の突起部６０ａに引っ掛かる一対の引っ掛かり部６１ｂ，６１ｃを有する。回転規制駆動源６２は、直動式のアクチュエータからなり、例えばリニアソレノイドとされる。回転規制駆動源６２は、一方向（上下方向）に進退作動する進退ロッド６２ａを有し、この進退ロッド６２ａが前記レバー６１に連結リンク６３を介して連結されている。
【００４６】
図８（Ａ）は、転舵軸駆動部１４が正常時状態にあるときの回転規制機構５４の状態を示す。この状態では、レバー６１の一方の引っ掛かり部６１ｂが突起物６０の突起部６０ａに引っ掛かっており、それによって突起物６０およびそれと一体のボールねじ軸５８の回転が拘束されている。そのため、ボールねじ機構からなる直線・回転運動変換機構５３の作用により、ボールねじ軸５８が軸方向に移動できず、ばね部材５１（図２）がサポート部材５５（図２）を押すことが規制されている。つまり、ばね部材５１は圧縮状態に保持され、両中間軸２１，３５（図２）を軸方向に付勢することが不能な無付勢状態になっている。
【００４７】
図８（Ａ）の状態から回転規制駆動源６２の進退ロッド６２ａを後退させると、レバー６１の引っ掛かり部６１ｂと突起物６０の突起部６０ａとの引っ掛かりが解除され、ボールねじ軸５８が回転可能になる。それにより、ばね部材５１の弾性反発力によって、ボールねじ軸５８がボールナット５９に対して回転しながら図２の左方向へ移動する。つまり、ばね部材５１は前記圧縮状態から開放され、両中間軸２１，３５を軸方向に付勢する状態となる。突起物６０が所定の位相だけ回転すると、図８（Ｂ）のように、突起物６０の突起部６０ａがレバー６１のもう一方の引っ掛かり部６１ｃに引っ掛かり、突起物６０およびボールねじ軸５８の回転が拘束される。この間、両中間軸２１，３５は左側へ軸方向移動して、図３のトー角調整用モータ失陥時位置になる。
【００４８】
図８（Ｂ）の状態から回転規制駆動源６２の進退ロッド６２ａを進出させると、レバー６１の引っ掛かり部６１ｃと突起物６０の突起部６０ａとの引っ掛かりが解除され、ボールねじ軸５８が回転可能になる。それにより、前記同様、ばね部材５１が両中間軸２１，３５を軸方向に付勢する状態となり、両中間軸２１，３５が左側へ軸方向移動する。それに伴い、突起物６０とレバー６１の軸方向位置が外れる。そのため、突起物６０が回転しても突起部６０ａがレバー６１のいずれの引っ掛かり部６１ｂ，６１ｃにも引っ掛からなくなり、ばね部材５１は直線運動範囲端まで移動する。このばね部材５１が直線運動範囲端まで移動したときの両中間軸２１，３５の位置が、図４の転舵用モータ失陥時位置である。
【００４９】
押圧機構４８は、図２〜図４に示すように、トー角調整用中間軸３５に隣接して転舵用およびトー角調整用両中間軸２１，３５と同軸上に配置された押圧軸６４と、この押圧軸６４をトー角調整用中間軸３５に押付ける側に弾性付勢するコイルばね６５とでなる。押圧軸６４およびコイルばね６５は、ハウジング１９の一部である押圧機構収容部１９ａに収容されている。押圧軸６４とトー角調整用中間軸３５の互いに対向する軸端間にはスラスト軸受６６が配置され、これにより押圧軸６４に対してトー角調整用中間軸３５が回転自在となるようにされている。
【００５０】
伝動係脱機構４９は、第１〜第３伝動係脱機構７１〜７３を有する。
第１伝動係脱機構７１は、転舵用モータ６の中空モータ軸２０と、転舵用中間軸２１と、トー角調整用駆動側部材である第１中間ギヤ３３とでなる。両中間軸２１，３５が図２の基準位置にあるとき、ならびに図３のトー角調整用モータ失陥時位置にあるときは、中空モータ軸２０のスプライン歯２０ａと転舵用中間軸２１のスプライン歯２１ａが互いに噛み合ってスプライン嵌合部２７を構成することにより、中空モータ軸２０と転舵用中間軸２１とが結合する。両中間軸２１，３５が図４の転舵用モータ失陥時位置では、転舵用中間軸２１のスプライン歯２１ａが中空モータ軸２０のスプライン歯２０ａから外れ、転舵用中間軸２１のスプライン歯２１ａが第１中間ギヤ３３のスプライン歯３３ａと噛み合ってスプライン嵌合部７４を構成することにより、転舵用中間軸２１が第１中間ギヤ３３と結合する。
【００５１】
第２伝動係脱機構７２は、転舵用中間軸２１と、トー角調整用駆動側部材である第１中間ギヤ３３と、トー角調整用中間軸３５とでなる。両中間軸２１，３５が図２の基準位置にあるときは、第１中間ギヤ３３のスプライン歯３３ａとトー角調整用中間軸３５のスプライン歯３５ａが互いに噛み合ってスプライン嵌合部３４を構成することにより、第１中間ギヤ３３とトー角調整用中間軸３５とが結合する。両中間軸２１，３５が図３のトー角調整用モータ失陥時位置にあるとき、ならびに図４の転舵用モータ失陥時位置にあるときは、上記スプライン嵌合部３４の噛み合いが外れて、第１中間ギヤ３３とトー角調整用中間軸３５とが非結合になる。
【００５２】
第３伝動係脱機構７３は、トー角調整用中間軸３５と、トー角調整用従動側部材である第２中間ギヤ３７と、ハウジング１９とでなる。ハウジング１９の前記押圧機構収容部１９ａの基端には、内歯からなるスプライン歯７５ａが形成されている。両中間軸２１，３５が図２の基準位置にあるときは、トー角調整用中間軸３５のスプライン歯３５ｂと第２中間ギヤ３７のスプライン歯３７ａが互いに噛み合ってスプライン嵌合部３６を構成することにより、トー角調整用中間軸３５と第２中間ギヤ３７とが結合する。両中間軸２１，３５が図３のトー角調整用モータ失陥時位置にあるとき、ならびに図４の転舵用モータ失陥時位置にあるときは、上記スプライン嵌合部３６に加えて、トー角調整用中間軸３５のスプライン歯３５ｂとハウジング１９スプライン歯７５ａが互いに噛み合って、スプライン嵌合部７５が構成される。このスプライン嵌合部７５により、トー角調整用中間軸３５は、ハウジング１９に結合されて回転が拘束される。
【００５３】
上記伝動係脱機構４９の切換動作において、両中間軸２１，３５が基準位置から転舵用モータ失陥時位置へ軸方向移動する過程で、トー角調整用中間軸３５が第１中間ギヤ３３から外れるのよりも先に、トー角調整用中間軸３５がハウジング１９に結合されるように各部材の位置関係が設定されている。
【００５４】
ＥＣＵ５のステアリング制御手段５ａは、操舵反力モータ４、転舵用モータ６、およびトー角調整用モータ７を制御する。すなわち、ステアリング制御手段５ａは、操舵角センサ２の検出する操舵角の信号、図示しない車速センサの検出する車輪回転速度の信号、および運転状態を検出する各種センサの信号に基づいて目標操舵反力を設定し、実際の操舵反力トルクが目標操舵反力に一致するように操舵トルクセンサ３の検出する操舵トルクの信号をフィードバックして、操舵反力モータ４を制御する。また、転舵用モータ６およびトー角調整用モータ７の回転方向と回転量を選択設定して、転舵輪１３の転舵とトー角調整を選択的に行う。トー角調整の際には、左右の転舵輪１３の転舵角が目標値に一致するように、転舵動力伝達機構１８およびトー角調整動力伝達機構３０を互いに協調して動作させる。この協調動作については、後で具体的に説明する。
【００５５】
失陥対応制御手段５ｂは、切換機構１７の回転規制駆動源６２を制御する。すなわち、失陥対応制御手段５ｂは、転舵用モータ６の失陥、およびトー角調整用モータ７の失陥を検出した場合に、それに応答して回転規制駆動源６２を動作させ、転舵用およびトー角調整用の両中間軸２１，３５を、基準位置から転舵用モータ失陥時位置またはトー角調整用モータ失陥時位置へ軸方向移動させる。
【００５６】
補正動作制御手段５ｃは、上記失陥対応制御手段５ｂにより両中間軸２１，３５を軸方向移動させる制御の補正をする。詳しくは、トー角調整用中間軸３５のスプライン歯３５ｂとハウジング１９のスプライン歯７５ａとをスプライン嵌合７５させて、トー角調整用中間軸３５の回転を拘束する際に、トー角調整用モータ７でトー角調整用中間軸３５をスプライン歯３５ｂの１ピッチ分以上回転させることで、両スプライン歯３５ｂ，７５ａの位相を揃える。このような補正動作を行わせることで、トー角調整用中間軸３５のハウジング１９への固定を誤動作無く円滑に行うことができる。
【００５７】
次に、このステアバイワイヤ式操舵装置の転舵軸駆動部１４での動作を説明する。転舵用モータ６およびトー角調整用モータ７が正常である場合には、図２のように、転舵用モータ６の中空モータ軸２０の回転が転舵動力伝達機構１８を介してボールナット２６に伝達されると共に、トー角調整用モータ７の中空モータ軸３１の回転がトー角調整動力伝達機構３０を介してスプラインナット４０に伝達される。転舵軸１０の非回転分割軸１０Ａのボールねじ軸部１０ａに螺合するボールナット２６の回転は、非回転分割軸１０Ａおよび回転分割軸１０Ｂを一体に軸方向に移動させ、これにより転舵輪１３の転舵が行なわれる。転舵軸１０の回転分割軸１０Ｂにスプライン嵌合するスプラインナット４０の回転は回転分割軸１０Ｂを回転させ、この回転によりねじ結合部１０Ｃの螺合長さが変わって、左右のタイロッド１１間の距離が変化することで、トー角調整が行なわれる。
【００５８】
このトー角調整は、具体的には次のように転舵用動力伝達機構１８およびトー角調整動力伝達機構の３０を互いに協調する動作により行われる。すなわち、トー角調整用モータ７によりスプラインナット４０を回転させると、スプラインナット４０と共に、回転分割軸１０Ｂが回転する。回転分割軸１０Ｂは非回転分割輪１０Ａに対して、互いに同心のねじ結合部１０Ｃで螺合していて、スプラインナット４０に対して軸方向に移動自在であるため、回転分割軸１０Ｂが回転すると、ねじ結合部１０Ｃにおける回転量に応じた軸方向距離だけ、非回転分割輪１０Ａに対して回転分割軸１０Ｂが軸方向に移動する。これにより、非回転分割輪１０Ａおよび回転分割軸１０Ｂからなる転舵軸１０の長さが変わるため、トー角が変わる。
【００５９】
しかし、非回転分割軸１０Ｂだけ移動したのでは、転舵角が変わることになる。そこで、転舵用モータ６によってボールナット２６を回転させ、回転分割軸１０Ａを非回転分割軸１０Ｂの移動方向に対して逆方向に軸方向させる。すなわち、トー角調整用モータ７による、非回転分割軸１０Ｂの回転分割軸１０Ａに対する軸方向の相対移動長さの半分だけ、転舵用モータ６によって回転分割軸１０Ａを移動させ、転舵軸１０の全体長さの中心位置を維持させる。これにより、左右の転舵輪１３の転舵角度が共に目標値に一致するように、つまり転舵角を変えることなく、トー角調整が行われる。ＥＣＵ５のステアリング制御手段５ａは、トー角調整時、このようにトー角調整用モータ７と共に転舵用モータ６を移動させ、非回転分割軸１０Ｂの偏った移動を相殺させて、転舵角を変えることなくトー角調整を行わせる。
【００６０】
トー角調整用モータ７が失陥した場合、ＥＣＵ５の失陥対応制御手段５ｂからの指令により、切換機構１７の回転規制駆動源６２を作動させて、回転規制機構５４を図８（Ａ）の状態から同図（Ｂ）の状態に切り換える。それにより、直動アクチュエータ４７を構成するばね部材５１の弾性反発力によって、両中間軸２１，３５が図３のトー角調整用モータ失陥時位置まで軸方向移動して停止する。
【００６１】
トー角調整用モータ失陥時位置では、第１伝動係脱機構７１により転舵用中間軸２１は中空モータ軸２０に結合したままに保持され、第２伝動係脱機構７２によりトー角調整用中間軸３５は第１中間ギヤ３３に対し非結合になり、第３伝動係脱機構７３によりトー角調整用中間軸３５がハウジング１９に結合された状態となる。すなわち、トー角調整動力伝達機構３０が動力伝達不能状態となると共に、トー角調整用中間軸３５の回転が拘束される。その結果、転舵用モータ６による転舵のみが行われる。
【００６２】
転舵用モータ６が失陥した場合、ＥＣＵ５の失陥対応制御手段５ｂからの指令により、切換機構１７の回転規制駆動源６２を作動させて、回転規制機構５４を図８（Ａ）の状態から同図（Ｂ）の状態を経てから同図（Ａ）の状態に戻す。それにより、ばね部材５１の弾性反発力によって、両中間軸２１，３５が、前記トー角調整用モータ失陥時位置を経由して、図４の転舵用モータ失陥時位置まで軸方向移動する。
【００６３】
転舵用モータ失陥時位置では、第１伝動係脱機構７１および第２伝動係脱機構７２により、転舵用中間軸２１と中空モータ軸２０の結合、ならびにトー角調整用中間軸３５と第１中間ギヤ３３の結合が外れて、新たに転舵用中間軸２１が第１中間ギヤ３３と結合し、第３伝動係脱機構７３によりトー角調整用中間軸３５がハウジング１９に結合された状態となる。すなわち、転舵用モータ６が転舵動力伝達機構１８から切り離され、かつトー角調整用中間軸３５の回転を拘束したうえで、転舵用中間軸２１がトー角調整動力伝達機構３０に連結される。それにより、転舵用モータ６に代えて、トー角調整用モータ７の回転を転舵用動力伝達機構１８に伝えて転舵することが可能になる。
【００６４】
このように、このステアバイワイヤ式操舵装置では、切換機構１７により、転舵用モータ６が失陥したときに、転舵用モータ６を転舵動力伝達機構１８から切り離し、かつトー角の変化を止めておき、転舵用モータ６に代えてトー角調整用モータ７の回転を転舵動力伝達機構１８に伝えて転舵可能とすることにより、転舵用モータ失陥時でも転舵可能なフェールセーフ機能を持たせられる。また、切換機構１７により、トー角調整用モータ７が失陥したときに、トー角調整動力伝達機構３０を動力伝達不能状態として転舵用モータ６による転舵のみ行わせることにより、トー角調整用モータ失陥時にトー角調整機構１６を固定して安全に走行できる。これら転舵用モータ失陥時およびトー角調整用モータ失陥時における転舵動力伝達機構１８およびトー角調整動力伝達機構３０の動力伝達系統を切り換える一連の動作は、直動アクチュエータ４７で転舵用およびトー角調整用の各中間軸２１，３５を軸方向に移動させることで、伝動係脱機構４９により確実に行われる。
【００６５】
転舵軸１０を、非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとに軸方向に２分割し、これら両分割軸１０Ａ，１０Ｂを軸中心と同心のねじ結合部１０Ｃで互いに結合した軸としたことにより、非回転分割軸１０Ａに対し回転分割軸１０Ｂを回転させることで、ねじ結合部１０Ｃの螺合長さが変わり、左右のタイロッド間距離を変更させられる。左右のタイロッド１１は、非回転分割軸１０Ａおよび回転分割軸１０Ｂにそれぞれ直接連結することができる。このため、このステアバイワイヤ式操舵装置は、構成がコンパクトで、かつ転舵軸１０が設けられている箇所の全体の軸方向長さを短くでき、車両に搭載しやすい。
なお、転舵軸が軸方向に分割されていない場合は、転舵軸の両端に、転舵軸の回転に応じて軸方向に進退する進退部材を設け、これら進退部材に左右のタイロッドを取付ける構成とする必要がある。そのため、転舵軸が設けられている箇所の全体の軸方向長さが長くなる。
【００６６】
ねじ結合部１０Ｃの螺合長さの変更により、抜け止め手段８８の係合部材９１は、被係合部材９０に対して一対のつば部９０ｂ，９０ｃ間で相対的に軸方向に移動する。係合部材９１が被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃに係合していない時は、係合部材９１はどの部材とも接触していない。そのため、ねじ結合部１０Ｃの螺合長さ変更時に、係合部材９１が負荷とならず、トー角調整用モータ７の消費電力量を抑えることができる。
【００６７】
ねじ結合部１０Ｃの螺合長さが一定長さ以下になると、係合部材９１が被係合部材９０の先端側のつば部９０ｃの側面に係合することにより、係合部材９１は、被係合部材９０の先端側へ移動できなくなる。つまり、螺合長さが短くなる側への非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとの相対軸方向移動が規制される。それにより、両分割軸１０Ａ，１０Ｂが互いに抜けることが防げる。
【００６８】
また、ねじ結合部１０Ｃの螺合長さが一定長さ以上になると、係合部材９１が被係合部材９０の基端側のつば部９０ｂの側面に係合することにより、係合部材９１は、被係合部材９０の基端側へ移動できなくなる。つまり、螺合長さが長くなる側への非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとの相対軸方向移動が規制される。それにより、ねじ結合部１０Ｃの螺合長さが長くなり過ぎることによって両分割軸１０Ａ，１０Ｂが互いに干渉することを防げる。
【００６９】
被係合部材９０は、先端側のつば部９０ｃだけを有するものであってもよい。その場合、つば部９０ｂは不要で、つば部９０ｃ、軸部９０ａ、およびねじ部９０ｄで被係合部材９０が構成される。先端側のつば部９０ｃを有していれば、抜け止め手段８８により、非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとが互いに抜けることを防げる。基端側のつば部９０ｂが無いと、抜け止め手段８８では両分割軸１０Ａ，１０Ｂが互いに干渉することは防げないが、その場合は、抜け止め手段８８とは別に干渉防止用の機構を設ければよい。
【００７０】
この実施形態の場合、係合部材９１は雄ねじからなり、被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃに対する係合部材９１の接触面は曲面である。よって、係合部材９１が被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃに係合するとき、両者は互いに点接触する。点接触であると接触面積が小さくなり、それにより、接触状態にある係合部材９１と被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃを引き離す側へ回転分割軸１０Ｂを回転させるトルクが小さくて済む。なお、係合部材９１と被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃとが平面同士で接触している場合、前記トルクが大きくなり、トー角調整用モータ７の能力を超えてしまう恐れがある。係合部材９１を雄ねじで構成とすることにより、簡単な構造で点接触を実現できる。係合部材９１と被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃとを、線接触させてもよい。
【００７１】
係合部材９１は、回転分割軸１０Ｂに着脱自在に取付けられている。そのため、保守や点検時に抜け止め手段８８を破壊することなく、非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとを分離することができる。また、被係合部材９０は、非回転分割軸１０Ａと別体とされている。そのため、被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃの加工が容易である。
【００７２】
軸方向に２分割された構造である転舵軸１０は、両分割軸１０Ａ，１０Ｂのねじ結合部１０Ｃ付近の剛性が低いため、このねじ結合部１０Ｃ付近の支持剛性を高める必要がある。この実施形態のように、ねじ結合部１０Ｃに近いボールねじ軸部１０ａの外径面を滑り軸受９５で支持すれば、ねじ結合部１０Ｃ付近の支持剛性を向上させることができる。滑り軸受９５の軸方向位置を、ねじ結合部１０Ｃとボールナット２６との間とすれば効果的である。
【００７３】
転舵用モータ６およびトー角調整用モータ７として中空モータを用いることにより、これら中空モータ６，７の中空部内に転舵用中間軸２１および転舵軸１０をそれぞれ挿通させて設けることができる。そのため、ステアバイワイヤ式操舵装置の各構成部品を狭いスペースに無理なく配置することができ、全体の構成をコンパクトにできる。転舵用モータ６の中空部内に、転舵用中間軸２１以外の切換機構１７の構成部品を配置してもよい。転舵用モータ６およびトー角調整用モータ７のいずれか一方だけが中空モータであってもよい。また、転舵用中間軸２１とトー角調整用中間軸３５を同軸中心上にかつ軸方向移動自在に配置し、これら両中間軸２１，３５を直動アクチュエータ４７で一緒に軸方向に移動させる構成としたことにより、切換機構１７をコンパクトにできる。
【００７４】
なお、トー角調整用モータ７によるトー角調整および転舵用モータ６の失陥のときの転舵用駆動源としての代替は、車両走行時に行う動作であるため、その最大発生トルクは、据え切り動作時に転舵用モータ６に必要なトルクよりもはるかに小さなものである。したがって、トー角調整用モータ７は、転舵用モータ６よりも小型のもので良い。
【符号の説明】
【００７５】
１…ステアリングホイール
６…転舵用モータ
７…トー角調整用モータ
１０…転舵軸
１０Ａ…非回転分割軸（一方の分割軸）
１０Ｂ…回転分割軸（他方の分割軸）
１０Ｃ…ねじ結合部
１１…タイロッド
１３…転舵輪
１５…転舵機構
１６…トー角調整機構
８８…抜け止め手段
９０…被係合部材
９０ｂ，９０ｃ…つば部
９１…係合部材
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転舵用の転舵軸と機械的に連結されていないステアリングホイールで操舵を行うステアバイワイヤ式操舵装置に関し、特に２軸分割構造である転舵軸の抜け止め機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアバイワイヤ式操舵装置は、ステアリングホイールの操作に応じて転舵用モータを駆動し、この転舵用モータの駆動で転舵軸を軸方向に移動させ、転舵軸の左右両端に設けたタイロッドを動作させて左右の転舵輪を転舵させる（例えば特許文献１）。
【０００３】
この種のステアバイワイヤ式操舵装置において、転舵輪のトー角を変えることを可能とするために、本件出願人は、前記転舵軸を、非回転分割軸と回転分割軸とに軸方向に２分割し、これら両分割軸を軸中心と同心のねじ結合部で互いに結合した構成を提案している（特願２００９−２３８８３２）。この構成であると、非回転分割軸および回転分割軸を一体に軸方向移動させることで転舵輪が転舵し、かつ非回転分割軸に対して回転分割軸を回転させて、ねじ結合部の螺合長さを調整することで、左右のタイロッド間距離が変更されて転舵輪のトー角が変わる。
【０００４】
上記提案では、前記ねじ結合部が外れて非回転分割軸と回転分割軸とが分離するのを防止するために、一方の分割軸にサークリップを設け、もう一方の分割軸に前記サークリップが嵌り込む円周溝を設けた抜け止め手段が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４９８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記サークリップと円周溝からなる抜け止め手段は、サークリップが自身の弾性反発力で径方向に拡がろうとして、前記もう一方の分割軸と常時接触しているため、トー角を変えるためにねじ結合部の螺合長さを変更する時に、サークリップの弾性反発力が負荷となり、トー角調整用モータの消費電力量が多くなるという課題が残っていた。
【０００７】
また、サークリップは、一方の分割軸の外周に形成された環状溝に嵌合しており、外部から取り外すことができないため、保守、点検等のために、転舵軸を非回転分割軸と回転分割軸とに分離する場合に、サークリップを破壊しなければならない。さらに、その際に転舵軸を傷付ける可能性がある。
【０００８】
この発明の目的は、トー角調整時に転舵軸の非回転分割軸と回転分割軸とが互いに抜けることが防げ、トー角調整用モータの消費電力量を抑えることができるステアバイワイヤ式操舵装置を提供することである。
この発明の他の目的は、保守や点検時に抜け止め手段を破壊することなく非回転分割軸と回転分割軸とを分離することを可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のステアバイワイヤ式操舵装置は、ステアリングホイールと、このステアリングホイールに機械的に連結されず、左右両端にタイロッドが設けられた転舵軸と、転舵輪を転舵させる転舵機構と、転舵輪のトー角を調整するトー角調整機構とを備える。前記転舵軸は、非回転分割軸と回転分割軸とに軸方向に並ぶように２分割され、これら両分割軸を軸中心と同心のねじ結合部で互いに結合した軸であり、前記転舵機構は、転舵用モータの駆動で前記非回転分割軸および回転分割軸を一体に軸方向移動させることにより転舵輪を転舵させる機構であり、前記トー角調整機構は、トー角調整用モータの駆動で前記非回転分割軸に対して前記回転分割軸を回転させて、前記ねじ結合部の螺合長さを調整することにより、前記左右のタイロッド間距離を変更して転舵輪のトー角を変える機構である。前記転舵軸の非回転分割軸および回転分割軸のうちの一方の分割軸に、径方向に広がるつば部を有する被係合部材を設け、他方の分割軸に、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合に、前記被係合部材のつば部に係合して、前記螺合長さが短くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制する係合部材を設ける。
【００１０】
この構成によると、転舵機構およびトー角調整機構を備えるため、転舵輪の転舵および転舵輪のトー角の変更の両方を行える。トー角調整時に、ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合、係合部材が被係合部材のつば部に係合して、螺合長さが短くなる側への非回転分割軸と回転分割軸との相対軸方向移動が規制される。それにより、非回転分割軸と回転分割軸とが互いに抜けることが防げる。係合部材が被係合部材のつば部に係合していない時は、係合部材はどの部材とも接触していない。そのため、ねじ結合部の螺合長さ変更時に、係合部材が負荷とならず、トー角調整用モータの消費電力量を抑えることができる。
【００１１】
この発明において、前記係合部材は、前記他方の分割軸に対して着脱自在であるのが良い。
係合部材が着脱自在であると、保守や点検時に抜け止め手段を破壊することなく非回転分割軸と回転分割軸とを分離することが可能である。
【００１２】
この発明において、前記一方の分割軸に設けられた被係合部材は、軸方向に離れた２個所に前記つば部を有し、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合に、前記係合部材が前記被係合部材の一方のつば部に係合して、前記螺合長さが短くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制すると共に、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以上になった場合に、前記係合部材が前記被係合部材の他方のつば部に係合して、前記螺合長さが長くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制する構成であってもよい。
この場合、非回転分割軸と回転分割軸とが互いに抜けることが防げると共に、ねじ結合部の螺合長さが長くなりすぎることによって両分割軸が互いに干渉することを防げる。
【００１３】
この発明において、前記被係合部材は、前記転舵軸の一方の分割軸と別体であってもよい。
被係合部材が一方の分割軸と別体であると、被係合部材のつば部の加工が容易である。
【００１４】
この発明において、前記係合部材が前記被係合部材のつば部に係合するとき、両者は互いに点接触または線接触するのが望ましい。
点接触または線接触であると、係合部材と被係合部材のつば部との接触面積を小さくできる。それにより、互いに接触状態にある係合部材と被係合部材のつば部を引き離す側へ回転分割軸を回転させるトルクが小さくて済む。係合部材と被係合部材のつば部とが平面同士で接触している場合、前記トルクが大きくなり、トー角調整用モータの能力を超えてしまう恐れがある。
【００１５】
例えば、前記被係合部材のつば部および前記係合部材は、互いの接触面が、一方は平面であり、他方は曲面とする。より具体的には、前記被係合部材のつば部および前記係合部材のうち、前記接触面が曲面である方の部材は、その接触面が雄ねじの外周面からなるものとする。
上記構成とすることにより、簡単な構造で点接触または線接触を実現できる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のステアバイワイヤ式操舵装置は、ステアリングホイールと、このステアリングホイールに機械的に連結されず、左右両端にタイロッドが設けられた転舵軸と、転舵輪を転舵させる転舵機構と、転舵輪のトー角を調整するトー角調整機構とを備え、前記転舵軸は、非回転分割軸と回転分割軸とに軸方向に並ぶように２分割され、これら両分割軸を軸中心と同心のねじ結合部で互いに結合した軸であり、前記転舵機構は、転舵用モータの駆動で前記非回転分割軸および回転分割軸を一体に軸方向移動させることにより転舵輪を転舵させる機構であり、前記トー角調整機構は、トー角調整用モータの駆動で前記非回転分割軸に対して前記回転分割軸を回転させて、前記ねじ結合部の螺合長さを調整することにより、前記左右のタイロッド間距離を変更して転舵輪のトー角を変える機構であり、前記転舵軸の非回転分割軸および回転分割軸のうちの一方の分割軸に、径方向に広がるつば部を有する被係合部材を設け、他方の分割軸に、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合に、前記被係合部材のつば部に係合して、前記螺合長さが短くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制する係合部材を設けたため、トー角調整時に転舵軸の非回転分割軸と回転分割軸とが互いに抜けることが防げ、さらにねじ結合部の螺合長さ変更時には、係合部材はどの部材との接触しないため、トー角調整用モータの消費電力量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一実施形態にかかるステアバイワイヤ式操舵装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は同ステアバイワイヤ式操舵装置における転舵軸駆動部の正常動作時の水平断面図、（Ｂ）はそのIIＢ部拡大図である。
【図３】（Ａ）は同転舵軸駆動部におけるトー角調整用モータ失陥時の水平断面図、（Ｂ）はそのIIIＢ部拡大図である。
【図４】（Ａ）は同転舵軸駆動部における転舵用モータ失陥時の水平断面図、（Ｂ）はそのIVＢ部拡大図である。
【図５】（Ａ）は同転舵軸の結合ねじ部の断面図、（Ｂ）はその部分拡大図である。
【図６】図５（Ｂ）のVI−VI断面図である。
【図７】図２のVII−VII断面図である。
【図８】同転舵軸駆動部の回転規制機構の側面図であり、（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ異なる状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。このステアバイワイヤ式操舵装置は、図１に概略図で示すように、運転者が操舵するステアリングホイール１と、操舵角センサ２と、操舵トルクセンサ３と、操舵反力モータ４と、左右の転舵輪１３にナックルアーム１２およびタイロッド１１を介して連結された転舵用の軸方向移動自在な転舵軸１０と、この転舵軸１０を駆動する転舵軸駆動部１４と、転舵角センサ８と、ＥＣＵ（電気制御ユニット）５とを備える。ＥＣＵ５は、ステアリング制御手段５ａ、失陥対応制御手段５ｂ、および補正動作制御手段５ｃを含む。ＥＣＵ５およびその各制御手段５ａ，５ｂ，５ｃは、マイクロコンピュータおよびその制御プログラムを含む電子回路等により構成される。
【００１９】
ステアリングホイール１は、転舵用の転舵軸１０と機械的に連結されていない。ステアリングホイール１に対して、操舵角センサ２および操舵トルクセンサ３が設けられ、操舵反力モータ４が接続されている。操舵角センサ２は、ステアリングホイール１の操舵角を検出するセンサである。操舵トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に作用する操舵トルクを検出するセンサである。操舵反力モータ４は、ステアリングホイール１に反力トルクを付与するモータである。
【００２０】
図２〜図４は、転舵軸駆動部１４のそれぞれ異なる状態を示す水平断面図である。転舵軸駆動部１４には、転舵軸１０と、転舵輪１３（図１）の転舵を行う転舵機構１５と、転舵輪１３のトー角調整を行うトー角調整機構１６と、転舵機構１５およびトー角調整機構１６の各動力伝達機構１８，３０を切り換える切換機構１７とが設けられている。
【００２１】
転舵軸１０は、非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとに軸方向に並ぶように２分割され、これら両分割軸１０Ａ，１０Ｂを軸中心と同心のねじ結合部１０Ｃで互いに結合した軸である。転舵軸駆動部１４のハウジング１９から突出した非回転分割軸１０Ａおよび回転分割軸１０Ｂの先端部に、左右のタイロッド１１（図１）がそれぞれ連結されている。
【００２２】
図５に示すように、ねじ結合部１０Ｃは、非回転分割軸１０Ａに設けられた雄ねじ８１と、非回転分割軸１０Ｂに設けられた雌ねじ８２とを有する。ねじの種類は、台形ねじが好ましい。ねじの種類が台形ねじであるねじ結合部１０Ｃは、非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとの結合が堅固である。
【００２３】
雄ねじ８１は、非回転分割軸１０Ａのボールねじ軸部１０ａから回転分割軸１０Ｂ側に突出する嵌合軸部８３の先端に設けられている。雌ねじ部８２は、回転分割軸１０Ｂの筒状部８４の内周に形成されている。回転分割軸１０Ｂには、前記筒状部８４から非回転分割軸１０Ａ側に延びる延長筒状部８５が設けられており、この延長筒状部８５の内径孔８６に前記嵌合軸部８３が嵌合している。内径孔８６は、転舵軸１０の軸中心と同心である。
【００２４】
このねじ結合部１０Ｃには、前記内径孔８６から前記嵌合軸部８３が抜けて、非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとが互いに分離するのを防止する抜け止め手段８８が設けられている。この抜け止め手段８８は、非回転分割軸１０Ａに設けた被係合部材９０と、回転分割軸１０Ｂに設けた係合部材９１とでなる。
【００２５】
被係合部材９０は、転舵軸１０の軸心に沿って延びる軸部９０ａの両端に、この軸部９０ａよりも径方向に拡がった一対のつば部９０ｂ，９０ｃを有する部材であり、基端に設けられたねじ部９０ｄにより非回転分割軸１０Ａの先端に締結されている。
【００２６】
係合部材９１は、図６のように、回転分割軸１０Ｂの筒状部８４に径方向にねじ込まれた雄ねじからなり、その先端が筒状部８４の内周よりも中心側に突出している。図の例では、３個の係合部材９１が、円周方向に等配で設けられている。各係合部材９１の軸方向位置は、前記被係合部材９０の一対のつば部９０ｂ，９０ｃ間の位置とされる。
【００２７】
非回転分割軸１０Ａは、図７に示す回り止め手段９３により、転舵軸駆動部１４のハウジング１９に対して軸方向に進退自在かつ軸回りに回転不能とされている。回り止め手段９３は、非回転分割軸１０Ａにおける前記ボールねじ軸部１０ａの外側に続く部分である非同心円部１０ｂと、ハウジング１９に固定して設けられ、前記非同心円部１０ｂが軸方向に摺動自在に嵌合する滑り軸受９４とで構成される。非同心円部１０ｂの軸方向と垂直な断面の形状は、外形が軸中心の同心円とは異なる形状である。この図例では、非同心円部１０ｂは、円周の一部を直線で切り落とした断面形状とされているが、他の断面形状であってもよい。この構成の回り止め手段９３は、構成が簡単で、転舵軸１０の非回転分割軸１０Ａを確実に回り止めできる。
【００２８】
図２〜図４において、転舵軸１０全体は、以下のようにハウジング１９に支持されている。すなわち、非回転分割軸１０Ａは、ボールねじ軸部１０ａに螺合する後記ボールナット２６を介して複列アンギュラ玉軸受２９ａおよび深溝玉軸受２９ｂにより支持されると共に、前記滑り軸受９４によって支持される。非回転分割軸１０Ａのボールねじ軸部１０ａの外径面は、滑り軸受９５によって支持されている。また、回転分割軸１０Ｂは、その外周にスプライン嵌合する後記スプラインナット４０を介して転がり軸受４４により支持されている。滑り軸受９５の軸方向位置は、ねじ結合部１０Ｃとボールナット２６との間とされている。回転分割軸１０Ｂの外径面は、ハウジング１９に固定された滑り軸受９６および中空モータ軸３１の内径面に固定された滑り軸受９７によって支持されている。
【００２９】
転舵機構１５は、転舵軸１０の非回転分割軸１０Ａおよび回転分割軸１０Ｂを一体に軸方向に移動させて転舵輪１３の転舵を行う。この転舵機構１５は、転舵用モータ６と、この転舵用モータ６の回転により転舵軸１０を軸方向に移動させる転舵動力伝達機構１８とを備える。
【００３０】
転舵用モータ６は、転舵軸駆動部１４のハウジング１９に、前記転舵軸１０と平行に取付けられている。転舵用モータ６は中空モータであって、筒状の中空モータ軸２０を有する。この中空モータ軸２０は、一対の軸受２３によりハウジング１９に回転自在に支持されている。中空モータ軸２０の中空部内には、転舵軸１０と平行に設けた転舵用中間軸２１が、一対の円筒ころ軸受２２を介して回転自在かつ軸方向に移動自在に支持されている。転舵用中間軸２１は、後記トー角調整用中間軸３５と共に、切換機構１７の直動アクチュエータ４７により、図２に示す基準位置と、図３に示すトー角調整用モータ失陥時位置と、図４に示す転舵用モータ失陥時位置の各位置に軸方向に位置切換される。
【００３１】
転舵動力伝達機構１８は、転舵用モータ６の前記中空モータ軸２０と、前記転舵用中間軸２１と、この転舵用中間軸２１の外周にキー（図示せず）を介して回転伝達可能に嵌合した出力ギヤ２４と、この出力ギヤ２４とカウンタギヤ２４ａを介して噛み合う入力ギヤ２５と、この入力ギヤ２５に固定され前記転舵軸１０の非回転分割軸１０Ａのボールねじ軸部１０ａに螺合するボールナット２６とでなる。これらボールねじ軸部１０ａとボールナット２６とでボールねじ機構Ａを構成する。ボールナット２６は、例えばボールの循環方式がこま式のものを用いる。こま式のボールナット２６は、外径を小さくでき、しかも回転バランスが良好である。
【００３２】
入力ギヤ２４は、転がり軸受２８を介して前記ハウジング１９に支持されている。また、ボールナット２６は、軸方向両側に配した複列アンギュラ玉軸受２９ａおよび深溝玉軸受２９ｂにより、ハウジング１９に回転自在に支持されている。複列アンギュラ玉軸受２９ａおよび深溝玉軸受２９ｂを組み合わせてボールナット２６を支持すると、ボールナット２６に作用する軸方向荷重およびモーメント荷重の両方を受けることができる。転舵用中間軸２１は、前記のように、転舵用モータ６の中空モータ軸２０に円筒ころ軸受２２を介して嵌合し、かつ出力ギヤ２４にキーを介して嵌合しているため、軸方向への移動が許容されている。
【００３３】
中空モータ軸２０の内周に内歯からなるスプライン歯２０ａ、転舵用中間軸２１の外周に外歯からなるスプライン歯２１ａがそれぞれ形成されており、転舵軸駆動部１４の正常時状態（図２）では、これらスプライン歯２０ａ，２１ａが互いに噛み合ってスプライン嵌合部２７を構成することで、中空モータ軸２０と転舵用中間軸２１とが回転伝達可能に連結されている。中空モータ軸２０のスプライン歯２０ａは軸方向に長く、どの軸方向箇所にも転舵用中間軸２１のスプライン歯２１ａが噛み合うことができる。
【００３４】
転舵軸駆動部１４の正常時状態（図２）において、転舵用モータ６の回転出力は、転舵用中間軸２１、出力ギヤ２４、カウンタギヤ２４ａ、入力ギヤ２５を経てボールナット２６に伝達され、ボールナット２６の回転が転舵軸１０の軸方向への移動に変換されて転舵が行なわれる。
【００３５】
トー角調整機構１６は、非回転分割軸１０Ａに対して回転分割軸１０Ｂを回転させて、ねじ結合部１０Ｃの螺合長さを調整することにより、前記左右のタイロッド間距離を変更して転舵輪１３のトー角を変える。このトー角調整機構１６は、トー角調整用モータ７と、このトー角調整用モータ７の回転によりトー角を調整させるトー角調整動力伝達機構３０とを備える。
【００３６】
トー角調整用モータ７は、転舵軸駆動部１４のハウジング１９に、転舵軸１０と同心に取付けられている。トー角調整用モータ７も中空モータであって、その筒状の中空モータ軸３１が転舵軸１０におけるねじ結合部１０Ｃの外周に設けられている。
【００３７】
トー角調整動力伝達機構３０は、前記中空モータ軸３１に固定された出力ギヤ３２と、この出力ギヤ３２とカウンタギヤ３２ａを介して噛み合う第１中間ギヤ３３と、この第１中間ギヤ３３とスプライン嵌合部３４で噛み合うトー角調整用中間軸３５と、このトー角調整用中間軸３５とスプライン嵌合部３６で噛み合う第２中間ギヤ３７と、この第２中間ギヤ３７とカウンタギヤ３７ａを介して噛み合う入力ギヤ３８と、この入力ギヤ３８に固定されたスプラインナット４０とでなる。転舵軸１０の回転分割軸１０Ｂは外周に歯溝が形成されたスプライン軸であって、この回転分割軸１０Ｂに前記スプラインナット４０がスプライン嵌合している。回転分割軸１０Ｂとスプラインナット４０とは、両者が滑り接触していても、あるいはボール（図示せず）を介して互いに転がり接触していてもよい。いずれであっても、スプラインナット４０から回転分割軸１０Ｂへ、回転を良好に伝達することができる。
【００３８】
第１中間ギヤ３３および第２中間ギヤ３７とトー角調整用中間軸３５とは、両中間ギヤ３３，３７に形成された内歯からなるスプライン歯３３ａ，３７ａとトー角調整用中間軸３５に形成された外歯からなるスプライン歯３５ａ，３５ｂとが互いに噛み合うことで、スプライン嵌合部３４，３６を構成する。トー角調整用中間軸３５のスプライン歯３５ｂは軸方向に長く、どの軸方向箇所にも第２中間ギヤ３７のスプライン歯３７ａが噛み合うことができる。
【００３９】
中空モータ軸３１は一対の転がり軸受４１を介して、第１中間ギヤ３３は転がり軸受４２を介して、第２中間ギヤ３７は転がり軸受４３を介して、スプラインナット４０は転がり軸受４４を介して、それぞれハウジング１９に支持されている。また、第１中間ギヤ３３と第２中間ギヤ３７間には転がり軸受４５が介在し、両ギヤ３３，３７は互いに回転自在である。トー角調整用中間軸３５は、前記のように、第１中間ギヤ３３におけるスプライン嵌合部３４の噛み合い、および第２中間ギヤ３７におけるスプライン嵌合部３６の噛み合いで支持されているだけなので、軸方向への移動が許容されている。操舵用中間軸２１とトー角調整用中間軸３５は、同軸上に互いに隣接して配置されており、両中間軸２１，３５の互いに対向する軸端間にスラスト軸受４６を介在させてある。これにより、両中間軸２１，３５が相対回転可能となるようにされている。
【００４０】
転舵軸駆動部１４の正常時状態（図２）において、トー角調整用モータ７の回転出力は、中空モータ軸３１、出力ギヤ３２、カウンタギヤ３２ａ、第１中間ギヤ３３、トー角調整用中間軸３５、第２中間ギヤ３７、カウンタギヤ３７ａ、入力ギヤ３８を経てスプラインナット４０に伝達され、スプラインナット４０の回転で転舵軸１０の回転分割軸１０Ｂが回転させられる。非回転分割軸１０Ａに対し回転分割軸１０Ｂを回転させることで、ねじ結合部１０Ｃの螺合長さを調整して、転舵軸１０を伸縮させる。それにより、左右のタイロッド間距離を変更して、転舵輪１３（図１）のトー角を変える。このトー角調整の際、後述するように、転舵動力伝達機構１８およびトー角調整動力伝達機構３０は、ステアリング制御手段５ａの制御により、左右の転舵輪１３の転舵角が目標値に一致するように互いに協調して動作させられる。
【００４１】
切換機構１７は、転舵用モータ６が失陥したとき、ならびにトー角調整用モータ７が失陥したときに、転舵動力伝達機構１８およびトー角調整動力伝達機構３０の動力伝達系統を切り換えるためのものである。この切換機構１７は、転舵用中間軸２１およびトー角調整用中間軸３５と、これら中間軸２１，３５を一緒に軸方向に移動させる直動アクチュエータ４７と、両中間軸２１，３５が常に互いに接する状態に維持されるように押圧力を付与する押圧機構４８と、両中間軸２１，３５の移動により転舵動力伝達機構１８およびトー角調整動力伝達機構３０の各伝動連結部の伝動を係脱する伝動係脱機構４９とを備える。
【００４２】
直動アクチュエータ４７は、ばね部材５１と、ばね係脱機構５２とでなる。さらに、ばね係脱機構５２は、ばね部材５１の直線運動を回転運動に変換する直線・回転運動変換機構５３と、この直線・回転運動変換機構５３で得られる回転運動を規制する回転規制機構５４とでなる。
【００４３】
この例では、ばね部材５１は圧縮コイルばねであり、サポート部材５５を図２〜図４の左方向に付勢している。つまり、ばね部材５１は、サポート部材５５に接する側の端部が左右方向に直線運動をする。サポート部材５５は転舵用中間軸２１と同軸上に互いに隣接して設けられている。サポート部材５５と転舵用中間軸２１間にスラスト軸受５６を、サポート部材５５とばね部材５１間にスラスト玉軸受５７をそれぞれ介在させてあり、サポート部材５５は中心軸回りに回転自在である。
【００４４】
また、この例では、直線・回転運動変換機構５３はボールねじ機構であり、サポート部材５５と一体のボールねじ軸５８と、このボールねじ軸５８に螺合するボールナット５９とで構成される。直線・回転運動変換機構５３はボールねじ機構以外の構成であってもよく、例えばラックとピニオンを組み合わせたものとしてもよい。
【００４５】
図８に示すように、回転規制機構５４は、回転軸であるボールねじ軸５８に設けた突起物６０、この突起物６０に引っ掛かることでボールねじ軸５８の回転を止める役割を果たすレバー６１、およびこのレバー６１を作動させる回転規制駆動源６２で構成される。突起物６０は、外周の一部が他よりも外径側に張り出す突起部６０ａとなった板状の部材で、その突起部６０ａの周方向一方端に、レバー６１が当たる段面６０ｂが形成されている。厳密には、突起物６０の突起部６０ａが、レバー６１が引っ掛かる突起物である。レバー６１は、ボールねじ軸５８と平行な回動中心軸６１ａに回動自在に設けられ、前記突起物６０の突起部６０ａに引っ掛かる一対の引っ掛かり部６１ｂ，６１ｃを有する。回転規制駆動源６２は、直動式のアクチュエータからなり、例えばリニアソレノイドとされる。回転規制駆動源６２は、一方向（上下方向）に進退作動する進退ロッド６２ａを有し、この進退ロッド６２ａが前記レバー６１に連結リンク６３を介して連結されている。
【００４６】
図８（Ａ）は、転舵軸駆動部１４が正常時状態にあるときの回転規制機構５４の状態を示す。この状態では、レバー６１の一方の引っ掛かり部６１ｂが突起物６０の突起部６０ａに引っ掛かっており、それによって突起物６０およびそれと一体のボールねじ軸５８の回転が拘束されている。そのため、ボールねじ機構からなる直線・回転運動変換機構５３の作用により、ボールねじ軸５８が軸方向に移動できず、ばね部材５１（図２）がサポート部材５５（図２）を押すことが規制されている。つまり、ばね部材５１は圧縮状態に保持され、両中間軸２１，３５（図２）を軸方向に付勢することが不能な無付勢状態になっている。
【００４７】
図８（Ａ）の状態から回転規制駆動源６２の進退ロッド６２ａを後退させると、レバー６１の引っ掛かり部６１ｂと突起物６０の突起部６０ａとの引っ掛かりが解除され、ボールねじ軸５８が回転可能になる。それにより、ばね部材５１の弾性反発力によって、ボールねじ軸５８がボールナット５９に対して回転しながら図２の左方向へ移動する。つまり、ばね部材５１は前記圧縮状態から開放され、両中間軸２１，３５を軸方向に付勢する状態となる。突起物６０が所定の位相だけ回転すると、図８（Ｂ）のように、突起物６０の突起部６０ａがレバー６１のもう一方の引っ掛かり部６１ｃに引っ掛かり、突起物６０およびボールねじ軸５８の回転が拘束される。この間、両中間軸２１，３５は左側へ軸方向移動して、図３のトー角調整用モータ失陥時位置になる。
【００４８】
図８（Ｂ）の状態から回転規制駆動源６２の進退ロッド６２ａを進出させると、レバー６１の引っ掛かり部６１ｃと突起物６０の突起部６０ａとの引っ掛かりが解除され、ボールねじ軸５８が回転可能になる。それにより、前記同様、ばね部材５１が両中間軸２１，３５を軸方向に付勢する状態となり、両中間軸２１，３５が左側へ軸方向移動する。それに伴い、突起物６０とレバー６１の軸方向位置が外れる。そのため、突起物６０が回転しても突起部６０ａがレバー６１のいずれの引っ掛かり部６１ｂ，６１ｃにも引っ掛からなくなり、ばね部材５１は直線運動範囲端まで移動する。このばね部材５１が直線運動範囲端まで移動したときの両中間軸２１，３５の位置が、図４の転舵用モータ失陥時位置である。
【００４９】
押圧機構４８は、図２〜図４に示すように、トー角調整用中間軸３５に隣接して転舵用およびトー角調整用両中間軸２１，３５と同軸上に配置された押圧軸６４と、この押圧軸６４をトー角調整用中間軸３５に押付ける側に弾性付勢するコイルばね６５とでなる。押圧軸６４およびコイルばね６５は、ハウジング１９の一部である押圧機構収容部１９ａに収容されている。押圧軸６４とトー角調整用中間軸３５の互いに対向する軸端間にはスラスト軸受６６が配置され、これにより押圧軸６４に対してトー角調整用中間軸３５が回転自在となるようにされている。
【００５０】
伝動係脱機構４９は、第１〜第３伝動係脱機構７１〜７３を有する。
第１伝動係脱機構７１は、転舵用モータ６の中空モータ軸２０と、転舵用中間軸２１と、トー角調整用駆動側部材である第１中間ギヤ３３とでなる。両中間軸２１，３５が図２の基準位置にあるとき、ならびに図３のトー角調整用モータ失陥時位置にあるときは、中空モータ軸２０のスプライン歯２０ａと転舵用中間軸２１のスプライン歯２１ａが互いに噛み合ってスプライン嵌合部２７を構成することにより、中空モータ軸２０と転舵用中間軸２１とが結合する。両中間軸２１，３５が図４の転舵用モータ失陥時位置では、転舵用中間軸２１のスプライン歯２１ａが中空モータ軸２０のスプライン歯２０ａから外れ、転舵用中間軸２１のスプライン歯２１ａが第１中間ギヤ３３のスプライン歯３３ａと噛み合ってスプライン嵌合部７４を構成することにより、転舵用中間軸２１が第１中間ギヤ３３と結合する。
【００５１】
第２伝動係脱機構７２は、転舵用中間軸２１と、トー角調整用駆動側部材である第１中間ギヤ３３と、トー角調整用中間軸３５とでなる。両中間軸２１，３５が図２の基準位置にあるときは、第１中間ギヤ３３のスプライン歯３３ａとトー角調整用中間軸３５のスプライン歯３５ａが互いに噛み合ってスプライン嵌合部３４を構成することにより、第１中間ギヤ３３とトー角調整用中間軸３５とが結合する。両中間軸２１，３５が図３のトー角調整用モータ失陥時位置にあるとき、ならびに図４の転舵用モータ失陥時位置にあるときは、上記スプライン嵌合部３４の噛み合いが外れて、第１中間ギヤ３３とトー角調整用中間軸３５とが非結合になる。
【００５２】
第３伝動係脱機構７３は、トー角調整用中間軸３５と、トー角調整用従動側部材である第２中間ギヤ３７と、ハウジング１９とでなる。ハウジング１９の前記押圧機構収容部１９ａの基端には、内歯からなるスプライン歯７５ａが形成されている。両中間軸２１，３５が図２の基準位置にあるときは、トー角調整用中間軸３５のスプライン歯３５ｂと第２中間ギヤ３７のスプライン歯３７ａが互いに噛み合ってスプライン嵌合部３６を構成することにより、トー角調整用中間軸３５と第２中間ギヤ３７とが結合する。両中間軸２１，３５が図３のトー角調整用モータ失陥時位置にあるとき、ならびに図４の転舵用モータ失陥時位置にあるときは、上記スプライン嵌合部３６に加えて、トー角調整用中間軸３５のスプライン歯３５ｂとハウジング１９スプライン歯７５ａが互いに噛み合って、スプライン嵌合部７５が構成される。このスプライン嵌合部７５により、トー角調整用中間軸３５は、ハウジング１９に結合されて回転が拘束される。
【００５３】
上記伝動係脱機構４９の切換動作において、両中間軸２１，３５が基準位置から転舵用モータ失陥時位置へ軸方向移動する過程で、トー角調整用中間軸３５が第１中間ギヤ３３から外れるのよりも先に、トー角調整用中間軸３５がハウジング１９に結合されるように各部材の位置関係が設定されている。
【００５４】
ＥＣＵ５のステアリング制御手段５ａは、操舵反力モータ４、転舵用モータ６、およびトー角調整用モータ７を制御する。すなわち、ステアリング制御手段５ａは、操舵角センサ２の検出する操舵角の信号、図示しない車速センサの検出する車輪回転速度の信号、および運転状態を検出する各種センサの信号に基づいて目標操舵反力を設定し、実際の操舵反力トルクが目標操舵反力に一致するように操舵トルクセンサ３の検出する操舵トルクの信号をフィードバックして、操舵反力モータ４を制御する。また、転舵用モータ６およびトー角調整用モータ７の回転方向と回転量を選択設定して、転舵輪１３の転舵とトー角調整を選択的に行う。トー角調整の際には、左右の転舵輪１３の転舵角が目標値に一致するように、転舵動力伝達機構１８およびトー角調整動力伝達機構３０を互いに協調して動作させる。この協調動作については、後で具体的に説明する。
【００５５】
失陥対応制御手段５ｂは、切換機構１７の回転規制駆動源６２を制御する。すなわち、失陥対応制御手段５ｂは、転舵用モータ６の失陥、およびトー角調整用モータ７の失陥を検出した場合に、それに応答して回転規制駆動源６２を動作させ、転舵用およびトー角調整用の両中間軸２１，３５を、基準位置から転舵用モータ失陥時位置またはトー角調整用モータ失陥時位置へ軸方向移動させる。
【００５６】
補正動作制御手段５ｃは、上記失陥対応制御手段５ｂにより両中間軸２１，３５を軸方向移動させる制御の補正をする。詳しくは、トー角調整用中間軸３５のスプライン歯３５ｂとハウジング１９のスプライン歯７５ａとをスプライン嵌合７５させて、トー角調整用中間軸３５の回転を拘束する際に、トー角調整用モータ７でトー角調整用中間軸３５をスプライン歯３５ｂの１ピッチ分以上回転させることで、両スプライン歯３５ｂ，７５ａの位相を揃える。このような補正動作を行わせることで、トー角調整用中間軸３５のハウジング１９への固定を誤動作無く円滑に行うことができる。
【００５７】
次に、このステアバイワイヤ式操舵装置の転舵軸駆動部１４での動作を説明する。転舵用モータ６およびトー角調整用モータ７が正常である場合には、図２のように、転舵用モータ６の中空モータ軸２０の回転が転舵動力伝達機構１８を介してボールナット２６に伝達されると共に、トー角調整用モータ７の中空モータ軸３１の回転がトー角調整動力伝達機構３０を介してスプラインナット４０に伝達される。転舵軸１０の非回転分割軸１０Ａのボールねじ軸部１０ａに螺合するボールナット２６の回転は、非回転分割軸１０Ａおよび回転分割軸１０Ｂを一体に軸方向に移動させ、これにより転舵輪１３の転舵が行なわれる。転舵軸１０の回転分割軸１０Ｂにスプライン嵌合するスプラインナット４０の回転は回転分割軸１０Ｂを回転させ、この回転によりねじ結合部１０Ｃの螺合長さが変わって、左右のタイロッド１１間の距離が変化することで、トー角調整が行なわれる。
【００５８】
このトー角調整は、具体的には次のように転舵用動力伝達機構１８およびトー角調整動力伝達機構の３０を互いに協調する動作により行われる。すなわち、トー角調整用モータ７によりスプラインナット４０を回転させると、スプラインナット４０と共に、回転分割軸１０Ｂが回転する。回転分割軸１０Ｂは非回転分割輪１０Ａに対して、互いに同心のねじ結合部１０Ｃで螺合していて、スプラインナット４０に対して軸方向に移動自在であるため、回転分割軸１０Ｂが回転すると、ねじ結合部１０Ｃにおける回転量に応じた軸方向距離だけ、非回転分割輪１０Ａに対して回転分割軸１０Ｂが軸方向に移動する。これにより、非回転分割輪１０Ａおよび回転分割軸１０Ｂからなる転舵軸１０の長さが変わるため、トー角が変わる。
【００５９】
しかし、非回転分割軸１０Ｂだけ移動したのでは、転舵角が変わることになる。そこで、転舵用モータ６によってボールナット２６を回転させ、回転分割軸１０Ａを非回転分割軸１０Ｂの移動方向に対して逆方向に軸方向させる。すなわち、トー角調整用モータ７による、非回転分割軸１０Ｂの回転分割軸１０Ａに対する軸方向の相対移動長さの半分だけ、転舵用モータ６によって回転分割軸１０Ａを移動させ、転舵軸１０の全体長さの中心位置を維持させる。これにより、左右の転舵輪１３の転舵角度が共に目標値に一致するように、つまり転舵角を変えることなく、トー角調整が行われる。ＥＣＵ５のステアリング制御手段５ａは、トー角調整時、このようにトー角調整用モータ７と共に転舵用モータ６を移動させ、非回転分割軸１０Ｂの偏った移動を相殺させて、転舵角を変えることなくトー角調整を行わせる。
【００６０】
トー角調整用モータ７が失陥した場合、ＥＣＵ５の失陥対応制御手段５ｂからの指令により、切換機構１７の回転規制駆動源６２を作動させて、回転規制機構５４を図８（Ａ）の状態から同図（Ｂ）の状態に切り換える。それにより、直動アクチュエータ４７を構成するばね部材５１の弾性反発力によって、両中間軸２１，３５が図３のトー角調整用モータ失陥時位置まで軸方向移動して停止する。
【００６１】
トー角調整用モータ失陥時位置では、第１伝動係脱機構７１により転舵用中間軸２１は中空モータ軸２０に結合したままに保持され、第２伝動係脱機構７２によりトー角調整用中間軸３５は第１中間ギヤ３３に対し非結合になり、第３伝動係脱機構７３によりトー角調整用中間軸３５がハウジング１９に結合された状態となる。すなわち、トー角調整動力伝達機構３０が動力伝達不能状態となると共に、トー角調整用中間軸３５の回転が拘束される。その結果、転舵用モータ６による転舵のみが行われる。
【００６２】
転舵用モータ６が失陥した場合、ＥＣＵ５の失陥対応制御手段５ｂからの指令により、切換機構１７の回転規制駆動源６２を作動させて、回転規制機構５４を図８（Ａ）の状態から同図（Ｂ）の状態を経てから同図（Ａ）の状態に戻す。それにより、ばね部材５１の弾性反発力によって、両中間軸２１，３５が、前記トー角調整用モータ失陥時位置を経由して、図４の転舵用モータ失陥時位置まで軸方向移動する。
【００６３】
転舵用モータ失陥時位置では、第１伝動係脱機構７１および第２伝動係脱機構７２により、転舵用中間軸２１と中空モータ軸２０の結合、ならびにトー角調整用中間軸３５と第１中間ギヤ３３の結合が外れて、新たに転舵用中間軸２１が第１中間ギヤ３３と結合し、第３伝動係脱機構７３によりトー角調整用中間軸３５がハウジング１９に結合された状態となる。すなわち、転舵用モータ６が転舵動力伝達機構１８から切り離され、かつトー角調整用中間軸３５の回転を拘束したうえで、転舵用中間軸２１がトー角調整動力伝達機構３０に連結される。それにより、転舵用モータ６に代えて、トー角調整用モータ７の回転を転舵用動力伝達機構１８に伝えて転舵することが可能になる。
【００６４】
このように、このステアバイワイヤ式操舵装置では、切換機構１７により、転舵用モータ６が失陥したときに、転舵用モータ６を転舵動力伝達機構１８から切り離し、かつトー角の変化を止めておき、転舵用モータ６に代えてトー角調整用モータ７の回転を転舵動力伝達機構１８に伝えて転舵可能とすることにより、転舵用モータ失陥時でも転舵可能なフェールセーフ機能を持たせられる。また、切換機構１７により、トー角調整用モータ７が失陥したときに、トー角調整動力伝達機構３０を動力伝達不能状態として転舵用モータ６による転舵のみ行わせることにより、トー角調整用モータ失陥時にトー角調整機構１６を固定して安全に走行できる。これら転舵用モータ失陥時およびトー角調整用モータ失陥時における転舵動力伝達機構１８およびトー角調整動力伝達機構３０の動力伝達系統を切り換える一連の動作は、直動アクチュエータ４７で転舵用およびトー角調整用の各中間軸２１，３５を軸方向に移動させることで、伝動係脱機構４９により確実に行われる。
【００６５】
転舵軸１０を、非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとに軸方向に２分割し、これら両分割軸１０Ａ，１０Ｂを軸中心と同心のねじ結合部１０Ｃで互いに結合した軸としたことにより、非回転分割軸１０Ａに対し回転分割軸１０Ｂを回転させることで、ねじ結合部１０Ｃの螺合長さが変わり、左右のタイロッド間距離を変更させられる。左右のタイロッド１１は、非回転分割軸１０Ａおよび回転分割軸１０Ｂにそれぞれ直接連結することができる。このため、このステアバイワイヤ式操舵装置は、構成がコンパクトで、かつ転舵軸１０が設けられている箇所の全体の軸方向長さを短くでき、車両に搭載しやすい。
なお、転舵軸が軸方向に分割されていない場合は、転舵軸の両端に、転舵軸の回転に応じて軸方向に進退する進退部材を設け、これら進退部材に左右のタイロッドを取付ける構成とする必要がある。そのため、転舵軸が設けられている箇所の全体の軸方向長さが長くなる。
【００６６】
ねじ結合部１０Ｃの螺合長さの変更により、抜け止め手段８８の係合部材９１は、被係合部材９０に対して一対のつば部９０ｂ，９０ｃ間で相対的に軸方向に移動する。係合部材９１が被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃに係合していない時は、係合部材９１はどの部材とも接触していない。そのため、ねじ結合部１０Ｃの螺合長さ変更時に、係合部材９１が負荷とならず、トー角調整用モータ７の消費電力量を抑えることができる。
【００６７】
ねじ結合部１０Ｃの螺合長さが一定長さ以下になると、係合部材９１が被係合部材９０の先端側のつば部９０ｃの側面に係合することにより、係合部材９１は、被係合部材９０の先端側へ移動できなくなる。つまり、螺合長さが短くなる側への非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとの相対軸方向移動が規制される。それにより、両分割軸１０Ａ，１０Ｂが互いに抜けることが防げる。
【００６８】
また、ねじ結合部１０Ｃの螺合長さが一定長さ以上になると、係合部材９１が被係合部材９０の基端側のつば部９０ｂの側面に係合することにより、係合部材９１は、被係合部材９０の基端側へ移動できなくなる。つまり、螺合長さが長くなる側への非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとの相対軸方向移動が規制される。それにより、ねじ結合部１０Ｃの螺合長さが長くなり過ぎることによって両分割軸１０Ａ，１０Ｂが互いに干渉することを防げる。
【００６９】
被係合部材９０は、先端側のつば部９０ｃだけを有するものであってもよい。その場合、つば部９０ｂは不要で、つば部９０ｃ、軸部９０ａ、およびねじ部９０ｄで被係合部材９０が構成される。先端側のつば部９０ｃを有していれば、抜け止め手段８８により、非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとが互いに抜けることを防げる。基端側のつば部９０ｂが無いと、抜け止め手段８８では両分割軸１０Ａ，１０Ｂが互いに干渉することは防げないが、その場合は、抜け止め手段８８とは別に干渉防止用の機構を設ければよい。
【００７０】
この実施形態の場合、係合部材９１は雄ねじからなり、被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃに対する係合部材９１の接触面は曲面である。よって、係合部材９１が被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃに係合するとき、両者は互いに点接触する。点接触であると接触面積が小さくなり、それにより、接触状態にある係合部材９１と被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃを引き離す側へ回転分割軸１０Ｂを回転させるトルクが小さくて済む。なお、係合部材９１と被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃとが平面同士で接触している場合、前記トルクが大きくなり、トー角調整用モータ７の能力を超えてしまう恐れがある。係合部材９１を雄ねじで構成とすることにより、簡単な構造で点接触を実現できる。係合部材９１と被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃとを、線接触させてもよい。
【００７１】
係合部材９１は、回転分割軸１０Ｂに着脱自在に取付けられている。そのため、保守や点検時に抜け止め手段８８を破壊することなく、非回転分割軸１０Ａと回転分割軸１０Ｂとを分離することができる。また、被係合部材９０は、非回転分割軸１０Ａと別体とされている。そのため、被係合部材９０のつば部９０ｂ，９０ｃの加工が容易である。
【００７２】
軸方向に２分割された構造である転舵軸１０は、両分割軸１０Ａ，１０Ｂのねじ結合部１０Ｃ付近の剛性が低いため、このねじ結合部１０Ｃ付近の支持剛性を高める必要がある。この実施形態のように、ねじ結合部１０Ｃに近いボールねじ軸部１０ａの外径面を滑り軸受９５で支持すれば、ねじ結合部１０Ｃ付近の支持剛性を向上させることができる。滑り軸受９５の軸方向位置を、ねじ結合部１０Ｃとボールナット２６との間とすれば効果的である。
【００７３】
転舵用モータ６およびトー角調整用モータ７として中空モータを用いることにより、これら中空モータ６，７の中空部内に転舵用中間軸２１および転舵軸１０をそれぞれ挿通させて設けることができる。そのため、ステアバイワイヤ式操舵装置の各構成部品を狭いスペースに無理なく配置することができ、全体の構成をコンパクトにできる。転舵用モータ６の中空部内に、転舵用中間軸２１以外の切換機構１７の構成部品を配置してもよい。転舵用モータ６およびトー角調整用モータ７のいずれか一方だけが中空モータであってもよい。また、転舵用中間軸２１とトー角調整用中間軸３５を同軸中心上にかつ軸方向移動自在に配置し、これら両中間軸２１，３５を直動アクチュエータ４７で一緒に軸方向に移動させる構成としたことにより、切換機構１７をコンパクトにできる。
【００７４】
なお、トー角調整用モータ７によるトー角調整および転舵用モータ６の失陥のときの転舵用駆動源としての代替は、車両走行時に行う動作であるため、その最大発生トルクは、据え切り動作時に転舵用モータ６に必要なトルクよりもはるかに小さなものである。したがって、トー角調整用モータ７は、転舵用モータ６よりも小型のもので良い。
【符号の説明】
【００７５】
１…ステアリングホイール
６…転舵用モータ
７…トー角調整用モータ
１０…転舵軸
１０Ａ…非回転分割軸（一方の分割軸）
１０Ｂ…回転分割軸（他方の分割軸）
１０Ｃ…ねじ結合部
１１…タイロッド
１３…転舵輪
１５…転舵機構
１６…トー角調整機構
８８…抜け止め手段
９０…被係合部材
９０ｂ，９０ｃ…つば部
９１…係合部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールと、このステアリングホイールに機械的に連結されず、左右両端にタイロッドが設けられた転舵軸と、転舵輪を転舵させる転舵機構と、転舵輪のトー角を調整するトー角調整機構とを備え、
前記転舵軸は、非回転分割軸と回転分割軸とに軸方向に並ぶように２分割され、これら両分割軸を軸中心と同心のねじ結合部で互いに結合した軸であり、
前記転舵機構は、転舵用モータの駆動で前記非回転分割軸および回転分割軸を一体に軸方向移動させることにより転舵輪を転舵させる機構であり、
前記トー角調整機構は、トー角調整用モータの駆動で前記非回転分割軸に対して前記回転分割軸を回転させて、前記ねじ結合部の螺合長さを調整することにより、前記左右のタイロッド間距離を変更して転舵輪のトー角を変える機構であり、
前記転舵軸の非回転分割軸および回転分割軸のうちの一方の分割軸に、径方向に広がるつば部を有する被係合部材を設け、他方の分割軸に、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合に、前記被係合部材のつば部に係合して、前記螺合長さが短くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制する係合部材を設けたことを特徴とするステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、前記係合部材は、前記他方の分割軸に対して着脱自在であるステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記一方の分割軸に設けられた被係合部材は、軸方向に離れた２個所に前記つば部を有し、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合に、前記係合部材が前記被係合部材の一方のつば部に係合して、前記螺合長さが短くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制すると共に、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以上になった場合に、前記係合部材が前記被係合部材の他方のつば部に係合して、前記螺合長さが長くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制するステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記被係合部材は、前記転舵軸の前記一方の分割軸と別体であるステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記係合部材が前記被係合部材のつば部に係合するとき、両者は互いに点接触または線接触するステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項６】
請求項５において、前記被係合部材のつば部および前記係合部材は、互いの接触面が、一方は平面であり、他方は曲面であるステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項７】
請求項６において、前記被係合部材のつば部および前記係合部材のうち、前記接触面が曲面である方の部材は、その接触面が雄ねじの外周面からなるステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項１】
ステアリングホイールと、このステアリングホイールに機械的に連結されず、左右両端にタイロッドが設けられた転舵軸と、転舵輪を転舵させる転舵機構と、転舵輪のトー角を調整するトー角調整機構とを備え、
前記転舵軸は、非回転分割軸と回転分割軸とに軸方向に並ぶように２分割され、これら両分割軸を軸中心と同心のねじ結合部で互いに結合した軸であり、
前記転舵機構は、転舵用モータの駆動で前記非回転分割軸および回転分割軸を一体に軸方向移動させることにより転舵輪を転舵させる機構であり、
前記トー角調整機構は、トー角調整用モータの駆動で前記非回転分割軸に対して前記回転分割軸を回転させて、前記ねじ結合部の螺合長さを調整することにより、前記左右のタイロッド間距離を変更して転舵輪のトー角を変える機構であり、
前記転舵軸の非回転分割軸および回転分割軸のうちの一方の分割軸に、径方向に広がるつば部を有する被係合部材を設け、他方の分割軸に、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合に、前記被係合部材のつば部に係合して、前記螺合長さが短くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制する係合部材を設けたことを特徴とするステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、前記係合部材は、前記他方の分割軸に対して着脱自在であるステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記一方の分割軸に設けられた被係合部材は、軸方向に離れた２個所に前記つば部を有し、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以下になった場合に、前記係合部材が前記被係合部材の一方のつば部に係合して、前記螺合長さが短くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制すると共に、前記ねじ結合部の螺合長さが一定長さ以上になった場合に、前記係合部材が前記被係合部材の他方のつば部に係合して、前記螺合長さが長くなる側への前記非回転分割軸と前記回転分割軸との相対軸方向移動を規制するステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記被係合部材は、前記転舵軸の前記一方の分割軸と別体であるステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記係合部材が前記被係合部材のつば部に係合するとき、両者は互いに点接触または線接触するステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項６】
請求項５において、前記被係合部材のつば部および前記係合部材は、互いの接触面が、一方は平面であり、他方は曲面であるステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項７】
請求項６において、前記被係合部材のつば部および前記係合部材のうち、前記接触面が曲面である方の部材は、その接触面が雄ねじの外周面からなるステアバイワイヤ式操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２３６５５０（Ｐ２０１２−２３６５５０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０７９８３（Ｐ２０１１−１０７９８３）
【出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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