車両用操舵装置
【課題】直進走行時に接触している箇所のフレッティング摩耗を抑制して耐久性を向上することができる車両用操舵装置を提供すること。
【解決手段】伝達比可変機構が、入力部材２０および出力部材の間に介在し両部材の差動回転を許容する中間部材としての内輪３９１を備える。入力部材２０および内輪３９１の第１の動力伝達面７０，７１は、操舵角が操舵中心を含む所定の角度範囲内にあるときに互いに嵌合する第１の領域Ｐ１，Ｑ１と、第１の領域Ｐ１，Ｑ１外の第２の領域Ｐ２，Ｑ２とを含む。第１の領域Ｐ１，Ｑ１にある第１の凸部６５１および第１の凹部６６１の硬さを相対的に硬くした。
【解決手段】伝達比可変機構が、入力部材２０および出力部材の間に介在し両部材の差動回転を許容する中間部材としての内輪３９１を備える。入力部材２０および内輪３９１の第１の動力伝達面７０，７１は、操舵角が操舵中心を含む所定の角度範囲内にあるときに互いに嵌合する第１の領域Ｐ１，Ｑ１と、第１の領域Ｐ１，Ｑ１外の第２の領域Ｐ２，Ｑ２とを含む。第１の領域Ｐ１，Ｑ１にある第１の凸部６５１および第１の凹部６６１の硬さを相対的に硬くした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵補助用の電動モータの動力を伝達する歯車間のバックラッシを、操舵中立位置の近傍領域において残りの領域よりも小さくするために、例えば歯の一部を偏倚させて、騒音を低減することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１８２０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、車両に装備される伝達比可変機構として、いわゆるコリオリ運動をする機構を用いる場合、車両の走行状態で最も多い直進状態において、互いに噛み合っている部材の噛み合い箇所が早期に摩耗するという問題がある。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、本発明の目的は、直進走行時に互いに接触している箇所のフレッティング摩耗を抑制して耐久性を向上することができる車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）の操舵角（θ１）に対する車輪（４Ｌ，４Ｒ）の転舵角（θ２）の比である伝達比を変更可能な伝達比可変機構（５）を備え、この伝達比可変機構は、操舵部材に連結され第１の軸線（Ａ）の回りに回転可能な入力部材（２０）と、車輪に連結され第１の軸線の回りに回転可能な出力部材（２２）と、入力部材および出力部材の間に介在し両部材の差動回転を許容するように両部材を連結する中間部材（３９１）と、を含み、中間部材は、第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線（Ｂ）の回りに回転可能であり、入力部材および中間部材は、互いに嵌合可能な嵌合可能部（６５１，６５１０，６５１Ａ，６５２，６６１，６６１０，６６１Ａ，６６２）を有する環状の第１の動力伝達面（７０，７１）をそれぞれ含み、出力部材および中間部材は、互いに嵌合可能な嵌合可能部（６８１，６８２，６９１，６９２）を有する環状の第２の動力伝達面（７２，７３）をそれぞれ含み、第１の動力伝達面および第２の動力伝達面のそれぞれは、操舵角が操舵中心を含む所定の角度範囲内にあるときに互いに嵌合する第１の領域（Ｐ１，Ｑ１；Ｕ１，Ｗ１）と、操舵角が上記所定の角度範囲外にあるときに互いに嵌合する第２の領域（Ｐ２，Ｑ２；Ｕ２，Ｗ２）とを含み、第１の領域にある嵌合可能部（６５１，６５１０，６５１Ａ，６６１，６６１０，６６１Ａ，６８１，６９１）が、第２の領域にある嵌合可能部（６５２，６６２，６８２，６９２）よりも硬くされていることを特徴とするものである。
【０００５】
本発明によれば、直進走行時に嵌合する第１の領域の嵌合可能部を相対的に硬くしてあるので、微小振動によるフレッティング摩耗の発生を抑えることができる。
上記第１の領域の嵌合可能部の材質および第２の領域の嵌合可能部の材質が互いに異なっていることが好ましく（請求項２）、具体的には、上記第１の領域の嵌合可能部はセラミックスを含む場合がある（請求項３）。セラミックスであれば、硬度が高いので、フレッティング摩耗を格段に低減することができる。セラミックスとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。
【０００６】
また、上記第１の領域の嵌合可能部の嵌合力が第２の領域の嵌合可能部の嵌合力よりも大きくされている場合がある（請求項４）。この場合、嵌合のがたつきを抑えることにより、フレッティング摩耗をより低減することができる。
具体的には、上記第１の動力伝達面および第２の動力伝達面の少なくとも一方の嵌合可能部は、互いに嵌合する凸部および凹部を含み、第１の領域の凸部（６５１，６５１Ａ，）および第１の領域の凹部（６６１，６６１Ａ）の嵌合が、第２の領域の凸部（６５２）および第２の領域の凹部（６６２）の嵌合よりも強い嵌合となるように、第１の領域の凸部（６５１Ａ）を第２の領域の凸部（６５２）よりも大きくするか、または第１の領域の凹部（６６１Ａ）を第２の領域の凹部（６６２）よりも小さくするかの少なくとも一方とされている場合がある（請求項５）。
【０００７】
また、上記凸部はころ部材（３１１Ａ，３１２）により形成され、第１の領域の凸部を形成するころ部材（３１１Ａ）の径（Ｒ１）が、第２の領域の凸部（６５２）を形成するころ部材（３１２）の径（Ｒ２）よりも大きくされている場合がある（請求項６）。この場合、製造が容易である。
なお、上記において、括弧内の参照符号は、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる伝達比可変機構を備える車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト３等を介して左右の転舵輪４Ｌ，４Ｒのそれぞれに与えて転舵を行う。車両用操舵装置１は、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。
【０００９】
車両用操舵装置１は、操舵部材２と、操舵部材２に連なるステアリングシャフト３とを有している。ステアリングシャフト３は、互いに同軸上に配置された第１〜第３の軸としての第１〜第３のシャフト１１〜１３を含んでいる。第１〜第３のシャフト１１〜１３の中心軸線としての第１の軸線Ａは、当該第１〜第３のシャフト１１〜１３の回転軸線でもある。
【００１０】
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、伝達比可変機構５を介して差動回転可能に連結されている。第２のシャフト１２の他端と第３のシャフト１３の一端とは、トーションバー１４を介して所定の範囲内で弾性的に相対回転可能且つ動力伝達可能に連結されている。
【００１１】
第３のシャフト１３の他端は、自在継手７、中間軸８、自在継手９および転舵機構１０等を介して、転舵輪４Ｌ，４Ｒと連なっている。
転舵機構１０は、自在継手９に連なるピニオン軸１５と、ピニオン軸１５の先端のピニオン１５ａに噛み合うラック１６ａを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸１６とを有している。ラック軸１６の一対の端部のそれぞれにタイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介してナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒが連結されている。
【００１２】
上記の構成により、操舵部材２の回転は、ステアリングシャフト３等を介して転舵機構１０に伝達される。転舵機構１０では、ピニオン１５ａの回転がラック軸１６の軸方向の運動に変換される。ラック軸１６の軸方向の運動は、各タイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して対応するナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒに伝えられ、これらのナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒに連結された対応する転舵輪４Ｌ，４Ｒがそれぞれ操向する。
【００１３】
伝達比可変機構５は、ステアリングシャフト３の第１および第２のシャフト１１，１２間の回転伝達比（伝達比θ２／θ１）を変更するためのものであり、ニューテーションギヤ機構とされている。この伝達比可変機構５は、第１のシャフト１１の他端に設けられた入力部材２０と、第２のシャフト１２の一端に設けられた出力部材２２と、入力部材２０と出力部材２２との間に介在する軌道輪ユニット３９と、を含んでいる。
【００１４】
入力部材２０は、操舵部材２および第１のシャフト１１とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されており、出力部材２２は、第２のシャフト１２とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。第１の軸線Ａは、入力部材２０および出力部材２２の中心軸線および回転軸線でもある。出力部材２２は、第２のシャフト１２や転舵機構１０等を介して転舵輪４Ｌ，４Ｒに連なっている。
【００１５】
上記の軌道輪ユニット３９は、中間部材を提供する第１の軌道輪としての内輪３９１と、第２の軌道輪としての外輪３９２と、内輪３９１および外輪３９２間に介在する玉等の転動体３９３とを含んで４点接触軸受を構成している。転動体３９３としては、円筒ころ、針状ころ、円錐ころでも良い。また単列または複列でも良い。複列にすると、内輪３９１の倒れを防止できる。複列のものとして、複列アンギュラ軸受を例示できる。
【００１６】
内輪３９１は、入力部材２０と出力部材２２とを差動回転可能に連結する中間部材として機能する。内輪３９１と外輪３９２は、第１の軸線Ａに対して傾斜する中心軸線としての第２の軸線Ｂを有している。内輪３９１は、転動体３９３を介して第２の軌道輪としての外輪３９２に回転可能に支持されていることにより、第２の軸線Ｂの回りを回転可能であり、また、外輪３９２を駆動するためのアクチュエータとしての電動モータである伝達比可変機構用モータ２３が駆動されることに伴い、第１の軸線Ａの回りを回転可能である。内輪３９１および外輪３９２は、第１の軸線Ａ回りにコリオリ運動（首振り運動）可能である。
【００１７】
伝達比可変機構用モータ２３は、軌道輪ユニット３９の第１の軸線Ａを中心とする径方向外方に配置されている。伝達比可変機構用モータ２３は、第１の軸線Ａ回りに関する外輪３９２の回転数を変更することにより、伝達比θ２／θ１を変更する。
伝達比可変機構用モータ２３は、例えば、ステアリングシャフト３とは同軸的に配置されたブラシレスモータからなり、軌道輪ユニット３９を保持するロータ２３１と、このロータ２３１を取り囲むとともにステアリングコラムとしてのハウジング２４に固定されたステータ２３２とを含んでいる。ロータ２３１は、第１の軸線Ａの回りを回転するようになっている。
【００１８】
車両用操舵装置１は、ステアリングシャフト３に操舵補助力を付与するための操舵補助力付与機構１９を備えている。操舵補助力付与機構１９は、伝達比可変機構５の出力部材２２に連なる入力軸としての上記第２のシャフト１２と、転舵機構１０に連なる出力軸としての上記第３のシャフト１３と、第２のシャフト１２と第３のシャフト１３との間に伝達されるトルクを検出する後述のトルクセンサ４４と、操舵補助用のアクチュエータとしての操舵補助用モータ２５と、操舵補助用モータ２５と第３のシャフト１３との間に介在する減速機構２６とを含んでいる。
【００１９】
操舵補助用モータ２５は、ブラシレスモータ等の電動モータからなる。この操舵補助用モータ２５の出力は、減速機構２６を介して第３のシャフト１３に伝達されるようになっている。
減速機構２６は、例えばウォームギヤ機構からなり、操舵補助用モータ２５の出力軸２５ａに連結された駆動歯車としてのウォーム軸２７と、ウォーム軸２７と噛み合い且つ第３のシャフト１３に同行回転可能に連結された従動歯車としてのウォームギヤ２８とを含んでいる。なお、減速機構２６は、ウォームギヤ機構に限らず、平歯車やはすば歯車を用いた平行軸歯車機構等の他の歯車機構を用いてもよい。
【００２０】
上記伝達比可変機構５および操舵補助力付与機構１９は、ハウジング２４に設けられており、このハウジング２４内に収容されている。ハウジング２４は、車両の乗員室（キャビン）内に配置されている。なお、ハウジング２４を、中間軸８を取り囲むように配置してもよいし、車両のエンジンルーム内に配置してもよい。
上記伝達比可変機構用モータ２３および操舵補助用モータ２５の駆動は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む制御部２９によって制御される。制御部２９は、駆動回路４０を介して伝達比可変機構用モータ２３と接続されているとともに、駆動回路４１を介して操舵補助用モータ２５と接続されている。
【００２１】
制御部２９には、操舵角センサ４２、伝達比可変機構用モータ２３の回転角を検出するための回転角検出手段としてのモータレゾルバ４３、トルク検出手段としてのトルクセンサ４４、転舵角センサ４５、車速センサ４６およびヨーレートセンサ４７がそれぞれ接続されている。
各センサ４２〜４７からの信号が、制御部２９に入力される。具体的には、操舵角センサ４２からは、操舵部材２の直進位置からの操作量である操舵角θ１に対応する値として、第１のシャフト１１の回転角についての信号が入力される。また、モータレゾルバ４３からは、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転角θｒについての信号が入力される。
【００２２】
トルクセンサ４４からは、操舵部材２に作用する操舵トルクＴに対応する値として、第２および第３のシャフト１２，１３間に作用するトルクについての信号が入力される。転舵角センサ４５からは、転舵角θ２に対応する値として第３のシャフト１３の回転角についての信号が入力される。車速センサ４６からは、車速Ｖについての信号が入力される。ヨーレートセンサ４７からは、車両のヨーレートγについての信号が入力される。
【００２３】
制御部２９は、各上記センサ４２〜４７から入力した信号等に基づいて、伝達比可変機構用モータ２３および操舵補助用モータ２５の駆動を制御する。
上記の構成により、伝達比可変機構５の出力は、操舵補助力付与機構１９を介して転舵機構１０に伝達される。より具体的には、操舵部材２に入力された操舵トルクは、第１のシャフト１１を介して伝達比可変機構５の入力部材２０に入力され、出力部材２２から操舵補助力付与機構１９の第２のシャフト１２に伝達される。第２のシャフト１２に伝達された操舵トルクは、トーションバー１４および第３のシャフト１３に伝わり、操舵補助用モータ２５からの出力と合わさって中間軸８等を介して転舵機構１０に伝達される。
【００２４】
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、ハウジング２４は、例えば、アルミニウム合金等の金属を筒状に形成してなるものであり、第１〜第３のハウジング５１〜５３を含んでいる。このハウジング２４内には、第１〜第８の軸受３１〜３８が収容されている。第１〜第５の軸受３１〜３５および第７〜第８の軸受３７〜３８は、それぞれ、アンギュラ玉軸受等の転がり軸受であり、第６の軸受３６は、針状ころ軸受等の転がり軸受である。
【００２５】
第１のハウジング５１は筒状をなしており、差動機構としての伝達比可変機構５を収容する差動機構ハウジングを構成しているとともに、伝達比可変機構用モータ２３を収容するモータハウジングを構成している。第１のハウジング５１の一端は、端壁５４によって覆われている。第１のハウジング５１の一端と端壁５４とは、ボルト等の締結部材５５を用いて互いに固定されている。第１のハウジング５１の他端の内周面５６に、第２のハウジング５２の一端の環状凸部５７が嵌合されている。これら第１および第２のハウジング５１，５２は、ボルト等の締結部材（図示せず）を用いて互いに固定されている。
【００２６】
第２のハウジング５２は筒状をなしており、トルクセンサ４４を収容するセンサハウジングと、モータレゾルバ４３を収容するレゾルバハウジングとを構成している。また、第２のハウジング５２は、伝達比可変機構用モータ２３の後述するバスバー９９と、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１をロックするためのロック機構５８とを収容している。第２のハウジング５２の他端の外周面５９に、第３のハウジング５３の一端の内周面６０が嵌合している。
【００２７】
第３のハウジング５３は、筒状をなしており、減速機構２６を収容する減速機構ハウジングを構成している。第３のハウジング５３の他端には端壁部６１が設けられている。端壁部６１は環状をなしており、第３のハウジング５３の他端を覆っている。
図３は、図２の伝達比可変機構５およびその周辺の拡大図である。図３を参照して、伝達比可変機構５の入力部材２０、出力部材２２および内輪３９１は、それぞれ、環状をなしている。
【００２８】
入力部材２０は、入力部材本体２０１と、入力部材本体２０１の径方向内方に配置され入力部材本体２０１と同行回転可能に連結された筒状部材２０２とを含んでいる。
第１のシャフト１１は、筒状部材２０２の挿通孔２０２ａを挿通することにより、筒状部材２０２と同行回転可能に連結されている。
第２のシャフト１２は、出力部材２２の挿通孔２２ａを挿通することにより、出力部材２２と同行回転可能に連結されている。
【００２９】
第１のシャフト１１と第２のシャフト１２の互いの対向端部１１ａ，１２ａは、支持機構１３３によって同軸的に且つ相対回転可能に支持されている。支持機構１３３は、上記の筒状部材２０２と、第８の軸受３８とを含んでいる。すなわち、筒状部材２０２は、入力部材２０の一部を構成するとともに、支持機構１３３の一部を構成している。
筒状部材２０２は、第１および第２のシャフト１１，１２のそれぞれの対向端部１１ａ，１２ａを取り囲んでいる。筒状部材２０２の一端は、第１の軸受３１と径方向に対向している。筒状部材２０２の他端は、第２のシャフト１２の対向端部１２ａと径方向に対向している。
【００３０】
筒状部材２０２の他端に軸受保持孔１０９が形成されており、この軸受保持孔１０９に、第２のシャフト１２の対向端部１２ａが挿通されている。第２のシャフト１２の対向端部１２ａと軸受保持孔１０９との間に第８の軸受３８が介在しており、筒状部材２０２と第２のシャフト１２の相対回転を許容している。
なお、筒状部材２０２を第２のシャフト１２の対向端部１２ａに同行回転可能に連結するとともに、第８の軸受３８を、筒状部材２０２と第１のシャフト１１の対向端部１１ａとの間に介在させてもよい。
【００３１】
中間部材としての内輪３９１は、筒状部材２０２の径方向外方に配置されている。外輪３９２は、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の内周部２３３に形成された傾斜孔６３に同行回転可能に保持されている。外輪３９２およびロータ２３１は、第１の軸線Ａの回りを同行回転する。傾斜孔６３は、第２の軸線Ｂを中心軸線としている。ロータ２３１が第１の軸線Ａの回りを回転することに伴い、軌道輪ユニット３９がコリオリ運動する。
【００３２】
なお、軌道輪ユニット３９の外輪３９２が入力部材２０および出力部材２２を差動回転可能に連結するとともに、内輪３９１が伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１と同行回転可能に連結されるようにしてもよい。この場合、軌道輪ユニット３９は、内輪支持型となる。
図４は、伝達比可変機構５の一部を断面で表した側面図である。図３および図４を参照して、入力部材本体２０１および内輪３９１は、互いにステアリングシャフト３の軸方向Ｓに対向する環状の第１の動力伝達面７０，７１を有している。入力部材本体２０１の第１の動力伝達面７０には、嵌合可能部としての第１の凸部６５１，６５２が設けられ、中間部材としての内輪３９１の端面からなる第１の動力伝達面７１には、嵌合可能部としての第１の凹部６６１，６６２が設けられている。第１の凸部６５１，６５２と第１の凹部６６１，６６２とが噛み合うことにより、入力部材本体２０１と内輪３９１とは動力伝達可能とされている。
【００３３】
また、図４参照して、出力部材２２および内輪３９１は、互いにステアリングシャフト３の軸方向Ｓに対向する環状の第２の動力伝達面７２，７３を有している。図４および図１１を参照して、出力部材２２の第２の動力伝達面７２には、嵌合可能部としての第２の凸部６８１，６８２が設けられ、中間部材としての内輪３９１の他端面からなる第２の動力伝達面７３には、嵌合可能部としての第２の凹部６９１，６９２が設けられている。第２の凸部６８１，６８２と第２の凹部６９１，６９２とが噛み合うことにより、出力部材２２と内輪３９１とは動力伝達可能とされている。
【００３４】
図５を参照して、入力部材本体２０１の環状の第１の動力伝達面７０には、第１の動力伝達面７０の径方向に延びる複数の溝３０１が放射状に配列されて第１の動力伝達面７０の周方向に等間隔に並んでいる。各溝３０１にそれぞれ円錐状（円柱状であってもよい）のころ部材３１１，３１２が嵌合されている。各ころ部材３１１，３１２の半部は、溝３０１から突出しており、その突出する半部によって、第１の凸部６５１，６５２が構成されている。
【００３５】
一方、内輪３９１の環状の第１の動力伝達面７１には、第１の動力伝達面７１の径方向に延びる複数の第１の凹部６６１，６６２が放射状に配列されて第１の動力伝達面７１の周方向に等間隔に並んでいる。第１の凸部６５１，６５２と第１の凹部６６１，６６２とは、概ね等しい形状とされている。
図６Ａに示すように、第１の凸部６５１，６５２は、第１の動力伝達面７０の周方向に等間隔に配置され、図６Ｂに示すように、第１の凹部６６１，６６２は、第１の動力伝達面７１の周方向に等間隔に配置されている。各第１の動力伝達面７０，７１は、操舵角が操舵中心を含む所定の角度範囲内にあるときに互いに嵌合する第１の領域Ｐ１，Ｑ１と、操舵角が上記所定の角度範囲外にあるときに互いに嵌合する第２の領域Ｐ２，Ｑ２とを含んでいる。
【００３６】
第１の動力伝達面７０の第１の領域Ｐ１の中央Ｐ１０と第１の動力伝達面７１の第１の領域Ｑ１の中央Ｑ１０とは、操舵角が操舵中心にあるときに互いに位相が合うようになっている。
第１の動力伝達面７０において、第１の領域Ｐ１にある第１の凸部６５１（例えば３〜５個）が、第２の領域Ｐ２にある第１の凸部６５２よりも硬くされている。そのために、第１の領域Ｐ１にある第１の凸部６５１を構成するためのころ部材３１１としては、相対的に硬度の高い材料が用いられており、第２の領域Ｐ２にある第１の凸部６５２を構成するためのころ部材３１２としては、相対的に硬度の低い材料が用いられている。ころ部材３１１としてセラミックスを用いる場合、ころ部材３１２としては、セラミックスよりも低硬度の、例えば軸受鋼、ステンレス鋼を用いることができる。セラミックスとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。ころ部材３１１，３１２としては、図５に示すように、入力部材２０の径方向内方に向かうにしたがって縮径された円錐ころであってもよいし、円筒ころであってもよい。
【００３７】
また、第１の動力伝達面７１において、第１の領域Ｑ１にある第１の凹部６６１（例えば３〜５個）が、第２の領域Ｑ２にある第２の凹部６６２よりも硬くされている。そのために、内輪３９１が、内輪本体３９１Ａと高硬度部材３９１Ｂとを組み合わせて構成されている。高硬度部材３９１Ｂとしては、相対的に硬度の高い材料が用いられており、内輪本体３９１Ａとしては、相対的に硬度の低い材料が用いられている。高硬度部材３９１Ｂとして、セラミックスが用いられる場合には、内輪本体３９１Ａとしては、セラミックスよりも低硬度の、例えば軸受鋼、ステンレス鋼を用いることができる。セラミックスとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。
【００３８】
第１の動力伝達面７１において、高硬度部材３９１Ｂが第１の領域Ｑ１を構成しており、その高硬度部材３９１Ｂに形成された第１の領域Ｑ１の第１の凹部６６１が、第１の動力伝達面７１において内輪本体３９１Ａにより構成された第２の領域Ｑ２の第１の凹部６６２よりも硬くされている。
第１の凸部６５１，６５２の合計数は、例えば３８個である。第１の凹部６６１，６６２の合計数は、第１の凸部６５１，６５２の合計数とは異なる数にされている。第１の凸部６５１，６６２の合計数と第１の凹部６６１，６６２の合計数との差に応じて、入力部材本体２０１と内輪３９１との間で差動回転を発生することができる。
【００３９】
内輪３９１の第２の軸線Ｂが入力部材２０の第１の軸線Ａに対して所定角度θ傾斜していることにより、第１の凸部６５１，６５２のうちの一部の第１の凸部のみと第１の凹部６６１，６６２のうちの一部の第１の凹部のみとが互いに噛み合うようになっている。例えば、車両の直進走行状態では、図７に示すように、ともに高硬度の第１の凸部６５１と第１の凹部６６１とが互いに噛み合う。
【００４０】
図５および図７では、溝３０１および第１の凹部６６１，６６２の形状を簡略化して示してあるが、実際には、図８に示すように、溝３０１および第１の凹部６６１の断面形状は、ゴシックアーク形状（半径が同じで中心が異なる二つの円弧が連結された形状）に形成されている。この場合、第１の凸部６５１を構成するころ部材３１１が溝３０１および第１の凹部６６１で四点接触状態で支持される。
【００４１】
また、溝３０１の底および第１の凹部６６１の底に、例えば溝からなるグリース溜まり部８００が設けられている。この場合、ころ部材３１１と溝３０１および第１の凹部６６１との接触領域に対して、グリース溜まり部８００からグリースを潤沢に供給することができ、接触領域の摩耗や焼き付きを長期にわたって防止することができる。グリース溜まり部８００は、上記の接触領域を避けた位置であれば、形状、深さ等を任意に設定して設けることができる。また、図示していないが、第１の凹部６６２に関しても第１の凹部６６１と同じ構成が採用されている。
【００４２】
図９を参照して、出力部材２２の環状の第２の動力伝達面７２には、第２の動力伝達面７２の径方向に延びる複数の溝３０２が放射状に配列されて第２の動力伝達面７２の周方向に等間隔に並んでいる。各溝３０２にそれぞれ円錐状（円柱状であってもよい）のころ部材３２１，３２２が嵌合されている。各ころ部材３２１，３２２の半部は、溝３０２から突出しており、その突出する半部によって、第２の凸部６８１，６８２が構成されている。
【００４３】
一方、内輪３９１の環状の第２の動力伝達面７３には、第２の動力伝達面７３の径方向に延びる複数の第２の凹部６９１，６９２が放射状に配列されて第２の動力伝達面７３の周方向に等間隔に並んでいる。第２の凸部６８１，６８２と第２の凹部６９１，６９２とは、概ね等しい形状とされている。
図１０Ａに示すように、第２の凸部６８１，６８２は、第２の動力伝達面７２の周方向に等間隔に配置され、図１０Ｂに示すように、第２の凹部６９１，６９２は、第２の動力伝達面７３の周方向に等間隔に配置されている。各第２の動力伝達面７２，７３は、操舵角が操舵中心を含む所定の角度範囲内にあるときに互いに嵌合する第１の領域Ｕ１，Ｗ１と、操舵角が上記所定の角度範囲外にあるときに互いに嵌合する第２の領域Ｕ２，Ｗ２とを含んでいる。
【００４４】
第２の動力伝達面７２の第１の領域Ｕ１の中央Ｕ１０と第２の動力伝達面７３の第１の領域Ｗ１の中央Ｗ１０とは、操舵角が操舵中心にあるときに互いに位相が合うようになっている。
第２の動力伝達面７２において、第１の領域Ｕ１にある第２の凸部６８１（例えば３〜５個）が、第２の領域Ｕ２にある第２の凸部６８２よりも硬くされている。そのために、第１の領域Ｕ１にある第２の凸部６８１を構成するためのころ部材３２１としては、相対的に硬度の高い材料が用いられており、第２の領域Ｕ２にある第２の凸部６８２を構成するためのころ部材３２２としては、相対的に硬度の低い材料が用いられている。ころ部材３２１としてセラミックスが用いられる場合、ころ部材３２２としては、セラミックスよりも低硬度の、例えば軸受鋼、ステンレス鋼を用いることができる。セラミックスとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。ころ部材３２１，３２２としては、図９に示すように、出力部材２２の径方向内方に向かうにしたがって縮径された円錐ころであってもよいし、円筒ころであってもよい。
【００４５】
また、第２の動力伝達面７３において、第１の領域Ｗ１にある第２の凹部６９１（例えば３〜５個）が、第２の領域Ｗ２にある第２の凹部６９２よりも硬くされている。そのために、内輪３９１が、内輪本体３９１Ａと高硬度部材３９１Ｃとを組み合わせて構成されている。高硬度部材３９１Ｃとしては、相対的に硬度の高い材料が用いられており、内輪本体３９１Ａとしては、相対的に硬度の低い材料が用いられている。具体的には、高硬度部材３９１Ｃとして、セラミックスが用いられる場合には、内輪本体３９１Ａとしては、セラミックスよりも低硬度の、例えば軸受鋼、ステンレス鋼を用いることができる。
【００４６】
第２の動力伝達面７３において、高硬度部材３９１Ｃが第１の領域Ｗ１を構成しており、その高硬度部材３９１Ｃに形成された第１の領域Ｗ１の第２の凹部６９１が、第２の動力伝達面７３において内輪本体３９１Ａにより構成された第２の領域Ｗ２の第２の凹部６９２よりも硬くされている。
第２の凸部６８１，６８２の合計数と第２の凹部６９１，６９２の合計数との関係は、例えば３８と４０のように互いに異ならせていてもよいし、また、互いに同じにされていてもよい。
【００４７】
内輪３９１の第２の軸線Ｂが出力部材２２の第１の軸線Ａに対して所定角度θ傾斜していることにより、第２の凸部６８１，６８２のうちの一部の第２の凸部のみと第２の凹部６９１，６９２のうちの一部の第２の凹部のみとが互いに噛み合うようになっている。例えば、車両の直進走行状態では、図１１に示すように、ともに高硬度の第２の凸部６８１と第２の凹部６９１とが互いに噛み合う。
【００４８】
図９および図１１では、溝３０２および第２の凹部６９１，６９２の形状を簡略化して示してあるが、実際には、図８に示した溝３０１および第１の凹部６６１の断面形状と同じゴシックアーク形状に形成され、また、グリース溜まり部８００が設けられている。
上記の第１の領域Ｐ１，Ｕ１のころ部材３１１、３２１や高硬度部材３９１Ｂ，３９１Ｃに用いるセラミックスとしては、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。
【００４９】
再び図３を参照して、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１は、軸方向Ｓに延びる筒状のロータコア８５と、ロータコア８５の外周面に固定された永久磁石８６とを含んでいる。ロータコア８５の径方向内方には、伝達比可変機構５と、トルクセンサ４４とが収容されている。ロータコア８５によって、伝達比可変機構５の、第１の凸部６５１，６５２および第１の凹部６６１，６６２並びに第２の凸部６８１，６８２および第２の凹部６９１，６９２の双方が全周に亘って取り囲まれているとともに、トルクセンサ４４が全周に亘って取り囲まれている（図３では、第１の凸部６５１、第１の凹部６６１、第２の凸部６８１および第２の凹部６９１のみを示してある。）。ロータコア８５内に伝達比可変機構５やトルクセンサ４４を収容することにより、軸方向Ｓに関するハウジング２４の長さを短くでき、その結果、車両の二次衝突の衝撃を吸収するための衝撃吸収ストロークを長く確保できる。また、ハウジング２４に隣接して設けられるチルト・テレスコピック機構（図示せず）の配置スペースを確保することができる。
【００５０】
ロータコア８５の材質は、鋼材、アルミニウム合金、クラッド材、樹脂材を例示できる。複数種の金属を張り合わせた複合材であるクラッド材を用いた場合は、共振を抑制できる。ロータコア８５の少なくとも一部に樹脂材を用いた場合には、軽量化によりロータ慣性を低減できる。
ロータコア８５の一端には、被保持孔８７が形成されている。この被保持孔８７の径方向内方には、環状の軸受保持部８８が設けられている。軸受保持部８８は、第１のハウジング５１の一端の内周側に形成された環状凸部８９に配置されている。これらの被保持孔８７と軸受保持部８８との間に第２の軸受３２が介在していることにより、ロータコア８５の一端が第１のハウジング５１に回転可能に支持されている。
【００５１】
ロータコア８５の中間部には、被保持孔９０が形成されている。この被保持孔９０の径方向内方には、環状の軸受保持部９１が設けられている。軸受保持部９１は、第２のハウジング５２の一端の内周側に形成された環状の延伸部９２に配置されている。環状の延伸部９２は、第２のハウジング５２の他端に設けられた隔壁部９３から、軸方向Ｓの一方Ｓ１側に延びる筒状をなしており、ロータコア８５を挿通している。
【００５２】
上記の被保持孔９０と軸受保持部９１との間に、第４の軸受３４が介在していることにより、ロータコア８５の中間部が第２のハウジング５２の環状の延伸部９２に回転可能に支持されている。軌道輪ユニット３９をロータ２３１の軸方向に挟んで配置された一対の軸受としての第２および第４の軸受３２，３４によって、ロータコア８５が両持ち支持されている。
【００５３】
ロータ２３１の永久磁石８６は、ステアリングシャフト３の周方向Ｃ３に交互に異なる磁極を有しており、周方向Ｃ３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８６は、ロータコア８５の中間部の外周面に固定されている。永久磁石８６と伝達比可変機構５の一部とは、軸方向Ｓに関する位置が互いに重ね合わされている。
伝達比可変機構用モータ２３のステータ２３２は、第１のハウジング５１の他端に形成された環状の第１の溝部９４内に収容されている。この第１の溝部９４は、軸方向Ｓの他方Ｓ２側に開放されている。
【００５４】
ステータ２３２は、電磁鋼板を複数積層してなるステータコア９５と、電磁コイル９６とを含んでいる。
ステータコア９５は、円環状のヨーク９７と、ヨーク９７の周方向に等間隔に配置され且つヨーク９７の径方向内方に突出する複数のティース９８と、を含んでいる。ヨーク９７の外周面は、第１のハウジング５１の第１の溝部９４の内周面に焼きばめ等によって固定されている。各ティース９８のそれぞれに電磁コイル９６が巻回されている。
【００５５】
ステータ２３２に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側にバスバー９９が配置されている。バスバー９９は全体として環状をなした状態で第２のハウジング５２に収容されており、伝達比可変機構用モータ２３の各電磁コイル９６に接続されている。このバスバー９９は、駆動回路からの電力を各電磁コイル９６に供給する。バスバー９９と第３および第４の軸受３３，３４の一部とは、軸方向Ｓに関する位置が重ね合わされている。
【００５６】
バスバー９９に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側にロック機構５８が配置されている。ロック機構５８は、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転を規制するためのものであり、第２のハウジング５２の一端に収容されている。
ロック機構５８は、ロータコア８５とは同行回転可能に連結された被規制部１００と、被規制部１００に係合することにより被規制部１００の回転を規制するための規制部１０１とを含んでいる。被規制部１００は環状の部材であり、外周面に凹部１０２が形成されている。凹部１０２は、被規制部１００の周方向に関して１箇所または複数箇所に形成されている。なお、ロータコア８５に凹部１０２を設けてもよい。この場合、ロータコア８５が上記の被規制部を構成する。被規制部１００の一部は、トルクセンサ４４の一部とは軸方向Ｓの位置が重ね合わされている。
【００５７】
規制部１０１は、被規制部１００とは当該被規制部１００の径方向に相対向して配置されている。この規制部１０１は、第２のハウジング５２に保持されており、被規制部１００側に移動可能となっている。規制部１０１が被規制部１００側に移動して凹部１０２に係合することにより、ロータコア８５の回転が規制される。
ロック機構５８に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側にモータレゾルバ４３が配置されている。モータレゾルバ４３は、第２のハウジング５２の他端に形成された第２の溝部１０３に収容されており、ロータコア８５の径方向外方に位置している。
【００５８】
第２の溝部１０３は、第２のハウジング５２の一端の環状の外周部１０４と、環状の延伸部９２とによって区画された環状の溝であり、第１の溝部９４と連通している。これら第１および第２の溝部９４，１０３によって、伝達比可変機構用モータ２３、ロック機構５８およびモータレゾルバ４３を収容する収容空間１３９が区画されている。
モータレゾルバ４３とトルクセンサ４４とは、ステアリングシャフト３の径方向Ｒ３に相対向している。モータレゾルバ４３の一部とトルクセンサ４４の一部とは、軸方向Ｓに関する位置が重ね合わされている。モータレゾルバ４３は、レゾルバロータ１０５とレゾルバステータ１０６とを含んでいる。レゾルバロータ１０５は、ロータコア８５の他端の外周面１０７に同行回転可能に固定されている。レゾルバステータ１０６は、第２のハウジング５２の外周部１０４の内周面１０８に圧入固定されている。
【００５９】
第１の軸受３１は、入力部材２０を回転可能に支持している。第１のシャフト１１は、入力部材２０の筒状部材２０２および第１の軸受３１を介して第１のハウジング５１に回転可能に支持されている。第１の軸受３１は、第２の軸受３２に取り囲まれており、軸方向Ｓに関して両者の位置が重ね合わされている。
第３の軸受３３は、第２のハウジング５２の延伸部９２の先端の内周部に形成された軸受保持孔１１０と、出力部材２２に形成された軸受保持部１１１との間に介在している。出力部材２２は、第３の軸受３３を介して第２のハウジング５２の環状の延伸部９２に回転可能に支持されている。第３の軸受３３は、第４の軸受３４に取り囲まれており、軸方向Ｓに関して両者の位置が重ね合わされている。
【００６０】
第１の凸部６５１，６５２および第１の凹部６６１，６６２の間、並びに第２の凸部６８１，６８２および第２の凹部６９１，６９２の間には、それぞれ、予圧が付与されており、これにより、第１の凸部６５１，６５２と第１の凹部６６１，６６２との滑らかな係合、および第２の凸部６８１，６８２と第２の凹部６９１，６９２との滑らかな係合がそれぞれ可能となっている。
【００６１】
具体的には、第１のハウジング５１の一端の内周部１１２にねじ部材１１３が配置されている。ねじ部材１１３は、入力部材本体２０１を出力部材２２に近づける付勢方向Ｈ（軸方向Ｓの他方Ｓ２側）に入力部材本体２０１を付勢する付勢部材を構成している。また、このねじ部材１１３は、軸方向Ｓに関して第１の軸受３１の外輪３１２を剛的に支持する剛性部材を構成している。ねじ部材１１３は、入力部材本体２０１を出力部材２２に向けて付勢することにより、第１の凸部６５１，６５２および第１の凹部６６１，６６２の間、並びに第２の凸部６８１，６８２および第２の凹部６９１，６９２の間のそれぞれに予圧を付与する。
【００６２】
ねじ部材１１３の外周面に形成された雄ねじ部１１３ａが、第１のハウジング５１の一端の環状凸部８９の内周に形成された軸受保持孔１３４の雌ねじ部１３４ａに螺合している。これにより、ねじ部材１１３は、第１のハウジング５１の軸受保持孔１３４に保持された第１の軸受３１の外輪３１２の一端面を付勢方向Ｈに付勢（押圧）している。第１の軸受３１の外輪３１２は、軸受保持孔１３４に対して回転可能且つ軸方向Ｓに相対移動可能とされている。ねじ部材１１３に隣接してロックナット１３５が設けられている。ロックナット１３５は、雌ねじ部１３４ａに螺合した状態でねじ部材１１３の回転を規制している。
【００６３】
第１の軸受３１の内輪３１１は、筒状部材２０２の一端に圧入等されることにより同行回転可能に連結されており、この筒状部材２０２を介して、入力部材本体２０１とは同行回転可能且つ軸方向Ｓに同行移動可能とされている。この内輪３１１は、入力部材本体２０１の一端部に当接しており、入力部材本体２０１を付勢方向Ｈに押圧している。
また、第１の凸部６５１，６５２は、第１の凹部６６１，６６２と付勢方向Ｈに対向している。同様に、第２の凹部６９１，６９２は、第２の凸部６８１，６８２と付勢方向Ｈに対向している。出力部材２２には、第３の軸受３３の内輪３３１が圧入固定されている。出力部材２２は、その中央部の段部が内輪３３１の一端面に当接しており、内輪３３１を付勢方向Ｈに押圧している。第３の軸受３３の外輪３３２は、外輪３３２を付勢方向Ｈに移動可能に保持する軸受保持孔１１０に隣接配置された環状の段部１１４に受けられており、付勢方向Ｈへの移動が規制されている。出力部材２２の付勢方向Ｈへの移動は、第３の軸受３３によって規制されている。
【００６４】
上記の構成により、ねじ部材１１３の付勢力は、第１の軸受３１の外輪３１２および転動体を介して内輪３１１に伝わり、さらに入力部材本体２０１に伝わる。入力部材本体２０１に伝わった付勢力は、第１の凸部６５１，６５２および第１の凹部６６１，６６２、並びに、第２の凹部６９１，６９２および第２の凸部６８１，６８２の順に伝わり、さらに第３の軸受３３の内輪３３１、転動体および外輪３３２に伝わる。第３の軸受３３の外輪３３２に伝わった付勢力は、環状の段部１１４によって受けられる。
【００６５】
ねじ部材１１３の付勢力により軌道輪ユニット３９の内輪３９１が付勢方向Ｈへ移動することに伴い、軌道輪ユニット３９の転動体３９３、外輪３９２および伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が、付勢方向Ｈに同行移動するようになっている。
具体的には、軌道輪ユニット３９の外輪３９２が、ロータコア８５の傾斜孔６３に圧入固定されている。これにより、ロータコア８５は、外輪３９２を第１の軸線Ａの回りに同行回転可能且つ軸方向Ｓに同行移動可能に保持している。
【００６６】
また、第２の軸受３２および第４の軸受３４のそれぞれの外輪３２２，３４２は、ロータコア８５の対応する環状の被保持孔８７，９０に遊嵌されており、ロータコア８５を軸方向Ｓに相対移動可能に支持している。第２の軸受３２の内輪３２１は、環状凸部８９の軸受保持部８８に圧入固定されている。第４の軸受３４の内輪３４１は、第２のハウジング５２の環状の延伸部９２の軸受保持部９１に圧入固定されている。
【００６７】
なお、ねじ部材１１３を用いて、出力部材２２を入力部材本体２０１に近づける付勢方向（付勢方向Ｈとは反対の方向）に付勢してもよい。この場合、ねじ部材１１３は、第３の軸受３３を保持する軸受保持孔１１０にねじ込まれる。ねじ部材１１３の付勢力は、第３の軸受３３、出力部材２２、第２の凸部６８１，６８２および第２の凹部６９１，６９２、第１の凹部６６１，６６２および第１の凸部６５１，６５２、入力部材本体２０１、第１の軸受３１の内輪３１１、転動体および外輪３１２の順に伝わり、第１のハウジング５１によって受けられる。
【００６８】
また、内輪３９１の付勢方向Ｈへの移動を、支持機構１３３によって妨げられることがないようにされている。具体的には、支持機構１３３の第８の軸受３８の外輪３８２は、筒状部材２０２の軸受保持孔１０９に遊嵌されており、軸受保持孔１０９に対して軸方向Ｓに相対移動可能とされている。第８の軸受３８の内輪３８１は、第２のシャフト１２の対向端部１２ａに圧入固定されている。なお、第８の軸受３８の外輪３８２を軸受保持孔１０９に圧入固定し、内輪３８１を対向端部１２ａに遊嵌してもよい。
【００６９】
トルクセンサ４４は、伝達比可変機構用モータ２３のロータコア８５の径方向内方に配置されており、第２のシャフト１２の中間部に固定された多極磁石１１５と、第３のシャフト１３の一端に支持され、多極磁石１１５が発生する磁界内に配置されて磁気回路を形成する一対の軟磁性体としての磁気ヨーク１１６，１１７と、を含んでいる。
多極磁石１１５は、円筒形状の永久磁石であり、複数の極（Ｎ，Ｓそれぞれ同じ極数）が周方向に等間隔で着磁されている。
【００７０】
磁気ヨーク１１６，１１７は、多極磁石１１５に対して、この多極磁石１１５の径方向に所定の隙間を隔てて対向しており、多極磁石１１５を取り囲んでいる。各磁気ヨーク１１６，１１７は、合成樹脂部材１１８にモールドされている。合成樹脂部材１１８は、第３のシャフト１３の一端に同行回転可能に連結されている。
トルクセンサ４４は、磁気ヨーク１１６，１１７からの磁束を誘導する一対の集磁リング１１９，１２０をさらに含んでいる。これら一対の集磁リング１１９，１２０は、軟磁性体を用いて形成された環状の部材であり、磁気ヨーク１１６，１１７を取り囲んでこれらの磁気ヨーク１１６，１１７にそれぞれ磁気的に結合されている。
【００７１】
一対の集磁リング１１９，１２０は、軸方向Ｓに離隔して相対向している。集磁リング１１９，１２０は、合成樹脂部材１２１によりモールドされている。合成樹脂部材１２１は、第２のハウジング５２の環状の延伸部９２に保持されている。
第２および第３のシャフト１２，１３の相対回転量に応じて磁気ヨーク１１６，１１７に磁束が生じるようになっており、この磁束は、集磁リング１１９，１２０により誘導され、合成樹脂部材１２１に埋設されたホールＩＣ（図示せず）により検出される。これにより、第２のシャフト１２（操舵部材）に加えられたトルクに応じた磁束密度を検出することが出来る。
【００７２】
図２を参照して、トルクセンサ４４に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側に第５の軸受３５が配置されている。第５の軸受３５は、第３のシャフト１３の一端の外周に形成された軸受保持部１２２と、第２のハウジング５２の隔壁部９３に形成された軸受保持孔１２３との間に介在している。軸受保持孔１２３は、第５の軸受３５を介して第３のシャフト１３の一端を回転可能に支持している。
【００７３】
第３のシャフト１３は、第２のシャフト１２およびトーションバー１４を取り囲んでいる。具体的には、第３のシャフト１３に、この第３のシャフト１３の一端に開放された挿通孔１２４が形成されている。挿通孔１２４には、第２のシャフト１２の他端部が挿通されている。第２のシャフト１２には軸方向Ｓに延びる挿通孔１２５が形成されており、この挿通孔１２５にトーションバー１４が挿通されている。
【００７４】
トーションバー１４の一端は、第２のシャフト１２の挿通孔１２５の一端にセレーション嵌合等により同行回転可能に連結されている。トーションバー１４の他端は、第３のシャフト１３の挿通孔１２４にセレーション嵌合等により同行回転可能に連結されている。 第２のハウジング５２の環状の延伸部９２の径方向内方の空間が、トルクセンサ収容室１２６とされており、トルクセンサ収容室１２６への潤滑剤の侵入を抑制するための構造がさらに設けられている。
【００７５】
具体的には、第２のハウジング５２の環状の延伸部９２の一端に配置されたシール付き第３の軸受３３と、第３の軸受３３の径方向内方に配置された出力部材２２と、出力部材２２の径方向内方に配置された第２のシャフト１２とによって、トルクセンサ収容室１２６の一端が閉じられている。また、シール付き第５の軸受３５と、第５の軸受３５の径方向内方に配置された第３のシャフト１３と、第３のシャフト１３の挿通孔１２４を塞ぐトーションバー１４とによって、トルクセンサ収容室１２６の他端が閉じられている。
【００７６】
上記の構成により、第１の凹部６６１，６６２、第２の凹部６９１，６９２および溝３０１，３０２等に充填された潤滑剤が、トルクセンサ収容室１２６に侵入してくることを抑制でき、且つ減速機構２６のウォーム軸２７およびウォームホイール２８の噛み合い領域に充填された潤滑剤がトルクセンサ収容室１２６に侵入してくることを抑制できる。
第２のシャフト１２と第３のシャフト１３とは、第６の軸受３６を介して相対回転可能に互いに支持されている。第６の軸受３６は、減速機構２６のウォームホイール２８に取り囲まれている。減速機構２６は、第３のハウジング５３の外周部１２７および端壁部６１、ならびに第２のハウジング５２の隔壁部９３によって区画された収容室１２８に収容されている。ウォームホイール２８の一部と第６の軸受３６とは、軸方向Ｓに関する位置が重なり合っている。
【００７７】
第３のシャフト１３の中間部と第３のハウジング５３の端壁部６１との間に第７の軸受３７が介在している。端壁部６１は、第７の軸受３７を介して第３のシャフト１３を回転可能に支持している。
第７の軸受３７の内輪３７１は、第３のシャフト１３の外周部に形成された環状の段部１２９と、第３のシャフト１３の外周部に螺合されたナット部材１３０とによって挟持されている。第７の軸受３７の外輪３７２は、第３のハウジング５３に形成された環状の段部１３１と第３のハウジング５３に保持された止め輪１３２とによって挟持されている。
【００７８】
次に、車両用操舵装置１の動作の一例について説明する。なお、以下では、（ｉ）伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転が規制されている場合と、（ｉｉ）伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が回転しており、且つ入力部材２０の回転が規制されている場合と、（ｉｉｉ）伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が回転しており、且つ入力部材２０が回転している場合と、を説明する。
【００７９】
上記（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）の何れの場合も、第１の凸部６５１、６５２の合計数が３８で第１の凹部６６１，６６２の合計数が４０とされ、且つ第２の凸部６８１，６８２の合計数が４０で第２の凹部６９１，６９２の合計数が４０とされているものとして説明する。
上記（ｉ）の場合、すなわち、ロック機構５８によって伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転が規制されている場合において操舵部材の操作により第１のシャフト１１が回転すると、入力部材本体２０１の第１の凸部６５１，６５２が第１の軸線Ａの回りを回転する。このとき、軌道輪ユニット３９は第１の軸線Ａの回りを回転するコリオリ運動をせず、内輪３９１のみがその第２の軸線Ｂ回りを回転する。この回転により、第１の凹部６６１，６６２が設けられている内輪３９１が回転し、さらに第２のシャフト１２を回転させる。
【００８０】
その結果、入力部材２０が１回転したときに内輪３９１が３８／４０回転する。このとき、出力部材２２は、３８／４０回転する。すなわち、入力部材２０の回転が１９／２０に減速される。
上記（ｉｉ）の場合、すなわち、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が回転しており、且つ運転者が操舵部材を保持していることにより入力部材２０の回転が規制されている場合、ロータ２３１が第１の軸線Ａの回りを回転することにより、軌道輪ユニット３９がコリオリ運動する。これにより、内輪３９１が入力部材２０と出力部材２２とを互いに逆回転させようとする。しかしながら、入力部材２０の回転が規制されていることにより、出力部材２２のみが回転する。
【００８１】
このとき、第１の凹部６６１，６６２の合計数が第１の凸部６５１，６５２の合計数と比べて２つ多くされている結果、軌道輪ユニット３９の外輪３９２が１回転しているときに、内輪３９１は上記の歯数差（２つ）に相当する量だけ位相が進むことになる。これが内輪３９１の回転になる。その結果、外輪３９２が１回転したときに、内輪３９１は上記の歯数差に相当する量だけ回転し、出力部材２２は２／４０回転する。以上より、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転が１／２０に減速されて出力される。
【００８２】
上記（ｉｉｉ）の場合、すなわち、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が回転しており、且つ運転者が操舵部材を操舵していることにより入力部材２０が回転している場合には、出力部材２２の回転量は、上記（ｉｉ）の回転量に入力部材２０（操舵部材）の回転量を加えた値となる。
これにより、車両が比較的低速で走行している場合等には、伝達比（θ２／θ１）を大きくして運転者による操舵部材２の操作量を少なくして転舵することができる。
【００８３】
また、車両が比較的高速で走行している場合には、例えば、操舵角θ１と車両のヨーレートγとを比較し、車両の挙動を判定する。その結果、操舵角θ１から判定される車両の挙動と検出されたヨーレートγから判定される車両の挙動とが一致していないときには、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転を増速したり、減速したりすることにより、車両のスタビリティコントロール（姿勢安定制御）を行う。なお、このとき、カウンタステア操作が行われるように伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の駆動を制御することもできる。
【００８４】
本実施の形態によれば、直進走行時に、入力部材２０と内輪３９１との間で互いに嵌合する第１の領域Ｐ１，Ｑ１の第１の凸部６５１および第１の凹部６６１の硬度を相対的に高くしてあるので、入力部材２０および内輪３９１の第１の動力伝達面７０，７１におけるフレッティング摩耗の発生を抑えることができる。また、直進走行時に、出力部材２２と内輪３９１との間で互いに嵌合する第１の領域Ｕ１，Ｗ１の第２の凸部６８１および第２の凹部６９１の硬度を相対的に高くしてあるので、出力部材２２および内輪３９１の第２の動力伝達面７２，７３におけるフレッティング摩耗の発生を抑えることができる。
【００８５】
しかも、上記の硬度差を材質変更により容易に達成している。すなわち、第１の領域Ｐ１の嵌合可能部としての第１の凸部６５１の材質と、第２の領域Ｐ２の嵌合可能部としての第１の凸部６５２の材質とを異ならせ、また、第１の領域Ｕ１の嵌合可能部としての第２の凸部６８１の材質と、第２の領域Ｕ２の嵌合可能部としての第２の凸部６８２の材質とを異ならせることにより、硬度差を容易に達成することができる。
【００８６】
また、内輪３９１を内輪本体３９１Ａと高硬度部材３９１Ｂ，３９１Ｃで構成することにより、第１の領域Ｑ１の嵌合可能部としての第１の凹部６６１の材質と、第２の領域Ｑ２の嵌合可能部としての第１の凹部６６２の材質とを異ならせ、また、第１の領域Ｗ１の嵌合可能部としての第２の凹部６９１の材質と、第２の領域Ｗ２の嵌合可能部としての第２の凹部６９２の材質とを異ならせ、これにより、硬度差を容易に達成している。
【００８７】
特に、第１の凸部６５１，６５２および第２の凸部６８１，６８２を、ころ部材３１１，３１２；３２１，３２２を用いて構成しているので、硬度差の設定は格段に容易である。
また、第１の領域Ｐ１，Ｑ１の嵌合可能部としての第１の凸部６５１および第１の凹部６６１がセラミックスで構成されている場合や、第１の領域Ｕ１，Ｗ１の嵌合可能部としての第２の凸部６８１および第２の凹部６９１がセラミックスで構成されている場合には、フレッティング摩耗を格段に低減することができる。
【００８８】
図１２は本発明の別の実施の形態を示している。図１２を参照して、本実施の形態が図７の実施の形態と異なるのは、下記である。すなわち、第１の凸部６５１０，６５２０を入力部材２０の入力部材本体２０１とは単一の材料で一体に形成している。また、第１の領域Ｐ１の第１の凸部６５１０の表面が、第２の領域Ｐ２の第１の凸部６５２０の表面よりも高い硬度を有する高硬度層７００により形成されている。高硬度層７００としては、例えばセラミックスの被覆層であってもよいし、浸炭窒化層であってもよい。セラミックスとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。図示していないが、第１の凸部６５１０と同じ構成を、第２の凸部６８１に適用するようにしてもよい。
【００８９】
また、高硬度部材３９１Ｂを廃止し、第１の領域Ｑ１の第１の凹部６６１０の表面が、第２の領域Ｑ２の第１の凹部６６２の表面よりも高い硬度を有する高硬度層７０１により形成されている。高硬度層７０１としては、例えばセラミックスの被覆層であってもよいし、浸炭窒化層であってもよい。セラミックスとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。図示していないが、第１の凹部６６１０と同じ構成を、第２の凹部６９１に適用するようにしてもよい。
【００９０】
本実施の形態では、図７と同じ作用効果を奏して、フレッティング摩耗を低減することに加えて、伝達比可変機構５の部品点数を少なくすることができ、伝達比可変機構５の組付けを容易にすることができるという利点がある。また、副次効果として、直進走行のときのステアリング剛性が向上するので、直進安定性が向上するという利点がある。
上記の各実施の形態においては、第１の領域の材質を変更することにより、第１の領域の嵌合可能部としての凸部および凹部のフレッティング摩耗を防止したが、これに付加して、第１の領域の嵌合可能部間の嵌合力を第２の領域の嵌合可能部間の嵌合力よりも大きくすることより、第１の領域の嵌合可能部間の結合剛性を高め、これにより、フレッティング摩耗の防止効果をより高めるようにしてもよい。
【００９１】
例えば、図１３に示すように、第１の動力伝達面７０，７１の第１の領域Ｐ１，Ｑ１の嵌合可能部としての第１の凸部６５１Ａおよび第１の凹部６６１間の嵌合力が、第２の領域Ｐ２，Ｑ２の嵌合可能部としての第１の凸部６５２および第１の凹部６６２間の嵌合力よりも大きくされている。
具体的には、動力伝達面７０において、第１の領域Ｐ１の第１の凸部６５１Ａを構成するころ部材３１１Ａの例えば一端の径Ｒ１が、第２の領域の第１の凸部６５２を構成するころ部材３１２の同側端の径Ｒ２よりも大きくされていることにより（Ｒ１＞Ｒ２）、第１の領域Ｐ１，Ｑ１の第１の凸部６５１Ａおよび第１の凹部６６１間の嵌合が、第２の領域Ｐ２，Ｑ２の第１の凸部６５２および第１の凹部６６２間の嵌合よりも強い嵌合とされている。径Ｒ１と径Ｒ２の差は、１０μｍ〜３０μｍ程度が好ましい。
【００９２】
逆に、図１４に示すように、動力伝達面７１において、第１の領域Ｑ１の第１の凹部６６１Ａの径Ｒ５が、第２の領域Ｑ２の第１の凹部６６２の径Ｒ６の径Ｒ６よりも小さくされていることにより（Ｒ５＜Ｒ６）、第１の領域Ｐ１，Ｑ１の第１の凸部６５１および第１の凹部６６１Ａ間の嵌合が、第２の領域Ｐ２，Ｑ２の第１の凸部６５２および第１の凹部６６２間の嵌合よりも強い嵌合とされていてもよい。径Ｒ５と径Ｒ６の差は、１０μｍ〜３０μｍ程度が好ましい。
【００９３】
また、図１５に示すように、図１３に示した第１の領域Ｐ１の第１の凸部６５１Ａを構成するころ部材３３１Ａの径Ｒ１を相対的に大きくする構成（Ｒ１＞Ｒ２）と、図１４に示した第１の領域Ｑ１の第１の凹部６６１Ａの径Ｒ５を相対的に小さくする構成（Ｒ５＜Ｒ６）とを組み合わせて採用してもよい。
また、図１３〜図１５の何れかと同じ構成を採用することにより、第２の動力伝達面７２，７３の第１の領域Ｕ１，Ｗ１の嵌合可能部間の嵌合力を第２の領域Ｕ２，Ｗ２の嵌合可能部間の嵌合力よりも大きくし、フレッティング摩耗の防止効果を高めるようにしてもよい。
【００９４】
また、図１３〜図１５の何れかの構成を採用した場合には、操舵部材２を回動操作しているときに、操舵角θ１が操舵中心を含む所定の範囲内の領域（例えば図１３において第１の領域Ｐ１，Ｑ１の第１の凸部６５１Ａと第１の凹部６６１が嵌合している場合に相当）を通過中は、検出される操舵トルクＴが一旦大きくなり、上記所定の範囲の通過後は、検出される操舵トルクＴが小さくなる。このため、上記の操舵トルクＴに基づいて、操舵補助用モータ２５を操舵補助制御していると、上記の通過中のアシスト力が大きく、通過後のアシスト力が小さくなるため、操舵フィーリングに違和感を生ずるおそれがある。
【００９５】
そこで、操舵補助制御に関して、下記の制御を実施することが好ましい。すなわち、図１６を参照して、各センサの検出値（具体的には操舵角θ１、車速Ｖおよび操舵トルクＴ）を入力し（ステップＳ１）、予め記憶されたマップ（操舵トルクＴと操舵補助用モータ２５の出力との関係を車速Ｖ毎に記憶したマップ）に基づいて操舵補助用モータ２５の出力を設定する（ステップＳ２）。
【００９６】
そして、操舵部材２を回動操作しているときに、検出された操舵角θ１が操舵中心を含む所定の範囲内（−θａ＜θ１＜θａ）にあれば（ステップＳ３でＹＥＳの場合）、検出された操舵トルクＴに対して操舵補助用モータ２５の出力を一旦小さくするように補正する（ステップＳ４）。一方、検出された操舵角θ１が操舵中心を含む上記所定の範囲内（−θａ＜θ１＜θａ）にないときは（ステップＳ３でＮＯの場合）、操舵補助用モータ２５の出力を、ステップＳ２で設定された出力通り（通常の出力）とする。
【００９７】
このようにして設定された出力になるように、操舵補助用モータ２５を操舵補助制御する（ステップＳ５）。
これにより、操舵角θ１が上記所定の範囲を通過中のときと、通過前または通過後のときとの間で、操舵部材２の操舵反力の変化を小さくすることができ、操舵フィーリングを向上することができる。
【００９８】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、第１の動力伝達面７０に嵌合可能部としての第１の凹部が設けられ、第１の動力伝達面７１に嵌合可能部としての第１の凸部が設けられていてもよい。同様に、第２の動力伝達面７２に嵌合可能部としての第２の凹部が設けられ、第２の動力伝達面７３に嵌合可能部としての第２の凸部が設けられていてもよい。
【００９９】
また、入力部材本体２０１および筒状部材２０２が単一の材料で一体に形成されて入力部材を構成していてもよい。また、上記の実施の形態では、中間部材が内輪自身であったが、中間部材が内輪と同行回転する部材であってもよい。
また、上記の実施の形態では、中間部材を内輪または内輪と同行回転する部材としたが、これに代えて、中間部材を外輪または外輪と同行回転する部材としてもよい。この場合、伝達比可変機構用モータ２３は内輪を駆動することになる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】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２】図１の要部のより具体的な構成を示す断面図である。
【図３】図２の伝達比可変機構およびその周辺の拡大図である。
【図４】伝達比可変機構の一部を断面で表した側面図である。
【図５】入力部材および内輪の要部の分解斜視図である。
【図６Ａ】入力部材の第１の動力伝達面の概略図である
【図６Ｂ】内輪の第１の動力伝達面の概略図である。
【図７】第１の動力伝達面の第１の領域の第１の凸部と第１の凹部との噛み合いを示す概略側面図である。
【図８】互いに噛み合う第１の凸部と第１の凹部の断面図である。
【図９】出力部材および内輪の要部の分解斜視図である。
【図１０Ａ】出力部材の第２の動力伝達面の概略図である。
【図１０Ｂ】内輪の第２の動力伝達面の概略図である。
【図１１】第２の動力伝達面の第１の領域の第１の凸部と第１の凹部との噛み合いを示す概略側面図である。
【図１２】本発明の別の実施の形態において、第１の動力伝達面の第１の領域の第１の凸部と第１の凹部との噛み合いを示す概略側面図である。
【図１３】本発明のさらに別の実施の形態において、入力部材および内輪の要部の分解斜視図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施の形態において、入力部材および内輪の要部の分解斜視図である。
【図１５】本発明のさらに別の実施の形態において、入力部材および内輪の要部の分解斜視図である。
【図１６】図１３から図１５の実施の形態の何れかと組み合わされる操舵補助制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０１】
１…車両用操舵装置、２…操舵部材、４Ｌ，４Ｒ…転舵輪、５…伝達比可変機構、１０…転舵機構、１１…第１のシャフト（第１の軸）、１２…第２のシャフト（第２の軸）、１９…操舵補助力付与機構、２０…入力部材、２２…出力部材、２３…伝達比可変機構用モータ、２５…操舵補助用モータ、６５１，６５１０，６５１Ａ…（第１の領域の）第１の凸部（嵌合可能部）、６５２，６５２０…（第２の領域の）第１の凸部（嵌合可能部）、６６１，６６１０，６６１Ａ…（第１の領域の）第１の凹部（嵌合可能部）、６６２…（第２の領域の）第１の凹部（嵌合可能部）、６８１…（第１の領域の）第２の凸部（嵌合可能部）、６８２…（第２の領域の）第２の凸部（嵌合可能部）、６９１…（第１の領域の）第２の凹部（嵌合可能部）、６９２…（第２の領域の）第２の凹部（嵌合可能部）、７０…（入力部材の）第１の動力伝達面、７１…（中間部材の）第１の動力伝達面、７２…（出力部材の）第２の動力伝達面、７３…（中間部材の）第２の動力伝達面、１３３…支持機構、２０１…入力部材本体、２０２…筒状部材、３０１，３０２…溝、３１１，３１１Ａ…（第１の領域の第１の凸部を形成する）ころ部材、３１２…（第２の領域の第１の凸部を形成する）ころ部材、３２１…（第１の領域の第２の凸部を形成する）ころ部材、３２２…（第２の領域の第２の凸部を形成する）ころ部材、３９１…内輪、３９１Ａ…内輪本体、３９１Ｂ，３９１Ｃ…高硬度部材、３９２…外輪、３９３…転動体、７００，７０１…高硬度層、８００…グリース溜まり部、Ａ…第１の軸線、Ｂ…第２の軸線、θ１…操舵角、θ２…転舵角、θ２／θ１…伝達比、Ｒ１…（第１の領域の第１の凸部を形成する）ころ部材の径、Ｒ２…（第２の領域の第１の凸部を形成する）ころ部材の径、Ｒ５…（第１の領域の第１の凹部の）径、Ｒ６…（第２の領域の第１の凹部の）径、Ｔ…操舵トルク、Ｖ…車速
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵補助用の電動モータの動力を伝達する歯車間のバックラッシを、操舵中立位置の近傍領域において残りの領域よりも小さくするために、例えば歯の一部を偏倚させて、騒音を低減することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１８２０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、車両に装備される伝達比可変機構として、いわゆるコリオリ運動をする機構を用いる場合、車両の走行状態で最も多い直進状態において、互いに噛み合っている部材の噛み合い箇所が早期に摩耗するという問題がある。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、本発明の目的は、直進走行時に互いに接触している箇所のフレッティング摩耗を抑制して耐久性を向上することができる車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）の操舵角（θ１）に対する車輪（４Ｌ，４Ｒ）の転舵角（θ２）の比である伝達比を変更可能な伝達比可変機構（５）を備え、この伝達比可変機構は、操舵部材に連結され第１の軸線（Ａ）の回りに回転可能な入力部材（２０）と、車輪に連結され第１の軸線の回りに回転可能な出力部材（２２）と、入力部材および出力部材の間に介在し両部材の差動回転を許容するように両部材を連結する中間部材（３９１）と、を含み、中間部材は、第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線（Ｂ）の回りに回転可能であり、入力部材および中間部材は、互いに嵌合可能な嵌合可能部（６５１，６５１０，６５１Ａ，６５２，６６１，６６１０，６６１Ａ，６６２）を有する環状の第１の動力伝達面（７０，７１）をそれぞれ含み、出力部材および中間部材は、互いに嵌合可能な嵌合可能部（６８１，６８２，６９１，６９２）を有する環状の第２の動力伝達面（７２，７３）をそれぞれ含み、第１の動力伝達面および第２の動力伝達面のそれぞれは、操舵角が操舵中心を含む所定の角度範囲内にあるときに互いに嵌合する第１の領域（Ｐ１，Ｑ１；Ｕ１，Ｗ１）と、操舵角が上記所定の角度範囲外にあるときに互いに嵌合する第２の領域（Ｐ２，Ｑ２；Ｕ２，Ｗ２）とを含み、第１の領域にある嵌合可能部（６５１，６５１０，６５１Ａ，６６１，６６１０，６６１Ａ，６８１，６９１）が、第２の領域にある嵌合可能部（６５２，６６２，６８２，６９２）よりも硬くされていることを特徴とするものである。
【０００５】
本発明によれば、直進走行時に嵌合する第１の領域の嵌合可能部を相対的に硬くしてあるので、微小振動によるフレッティング摩耗の発生を抑えることができる。
上記第１の領域の嵌合可能部の材質および第２の領域の嵌合可能部の材質が互いに異なっていることが好ましく（請求項２）、具体的には、上記第１の領域の嵌合可能部はセラミックスを含む場合がある（請求項３）。セラミックスであれば、硬度が高いので、フレッティング摩耗を格段に低減することができる。セラミックスとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。
【０００６】
また、上記第１の領域の嵌合可能部の嵌合力が第２の領域の嵌合可能部の嵌合力よりも大きくされている場合がある（請求項４）。この場合、嵌合のがたつきを抑えることにより、フレッティング摩耗をより低減することができる。
具体的には、上記第１の動力伝達面および第２の動力伝達面の少なくとも一方の嵌合可能部は、互いに嵌合する凸部および凹部を含み、第１の領域の凸部（６５１，６５１Ａ，）および第１の領域の凹部（６６１，６６１Ａ）の嵌合が、第２の領域の凸部（６５２）および第２の領域の凹部（６６２）の嵌合よりも強い嵌合となるように、第１の領域の凸部（６５１Ａ）を第２の領域の凸部（６５２）よりも大きくするか、または第１の領域の凹部（６６１Ａ）を第２の領域の凹部（６６２）よりも小さくするかの少なくとも一方とされている場合がある（請求項５）。
【０００７】
また、上記凸部はころ部材（３１１Ａ，３１２）により形成され、第１の領域の凸部を形成するころ部材（３１１Ａ）の径（Ｒ１）が、第２の領域の凸部（６５２）を形成するころ部材（３１２）の径（Ｒ２）よりも大きくされている場合がある（請求項６）。この場合、製造が容易である。
なお、上記において、括弧内の参照符号は、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる伝達比可変機構を備える車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト３等を介して左右の転舵輪４Ｌ，４Ｒのそれぞれに与えて転舵を行う。車両用操舵装置１は、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。
【０００９】
車両用操舵装置１は、操舵部材２と、操舵部材２に連なるステアリングシャフト３とを有している。ステアリングシャフト３は、互いに同軸上に配置された第１〜第３の軸としての第１〜第３のシャフト１１〜１３を含んでいる。第１〜第３のシャフト１１〜１３の中心軸線としての第１の軸線Ａは、当該第１〜第３のシャフト１１〜１３の回転軸線でもある。
【００１０】
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、伝達比可変機構５を介して差動回転可能に連結されている。第２のシャフト１２の他端と第３のシャフト１３の一端とは、トーションバー１４を介して所定の範囲内で弾性的に相対回転可能且つ動力伝達可能に連結されている。
【００１１】
第３のシャフト１３の他端は、自在継手７、中間軸８、自在継手９および転舵機構１０等を介して、転舵輪４Ｌ，４Ｒと連なっている。
転舵機構１０は、自在継手９に連なるピニオン軸１５と、ピニオン軸１５の先端のピニオン１５ａに噛み合うラック１６ａを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸１６とを有している。ラック軸１６の一対の端部のそれぞれにタイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介してナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒが連結されている。
【００１２】
上記の構成により、操舵部材２の回転は、ステアリングシャフト３等を介して転舵機構１０に伝達される。転舵機構１０では、ピニオン１５ａの回転がラック軸１６の軸方向の運動に変換される。ラック軸１６の軸方向の運動は、各タイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して対応するナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒに伝えられ、これらのナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒに連結された対応する転舵輪４Ｌ，４Ｒがそれぞれ操向する。
【００１３】
伝達比可変機構５は、ステアリングシャフト３の第１および第２のシャフト１１，１２間の回転伝達比（伝達比θ２／θ１）を変更するためのものであり、ニューテーションギヤ機構とされている。この伝達比可変機構５は、第１のシャフト１１の他端に設けられた入力部材２０と、第２のシャフト１２の一端に設けられた出力部材２２と、入力部材２０と出力部材２２との間に介在する軌道輪ユニット３９と、を含んでいる。
【００１４】
入力部材２０は、操舵部材２および第１のシャフト１１とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されており、出力部材２２は、第２のシャフト１２とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。第１の軸線Ａは、入力部材２０および出力部材２２の中心軸線および回転軸線でもある。出力部材２２は、第２のシャフト１２や転舵機構１０等を介して転舵輪４Ｌ，４Ｒに連なっている。
【００１５】
上記の軌道輪ユニット３９は、中間部材を提供する第１の軌道輪としての内輪３９１と、第２の軌道輪としての外輪３９２と、内輪３９１および外輪３９２間に介在する玉等の転動体３９３とを含んで４点接触軸受を構成している。転動体３９３としては、円筒ころ、針状ころ、円錐ころでも良い。また単列または複列でも良い。複列にすると、内輪３９１の倒れを防止できる。複列のものとして、複列アンギュラ軸受を例示できる。
【００１６】
内輪３９１は、入力部材２０と出力部材２２とを差動回転可能に連結する中間部材として機能する。内輪３９１と外輪３９２は、第１の軸線Ａに対して傾斜する中心軸線としての第２の軸線Ｂを有している。内輪３９１は、転動体３９３を介して第２の軌道輪としての外輪３９２に回転可能に支持されていることにより、第２の軸線Ｂの回りを回転可能であり、また、外輪３９２を駆動するためのアクチュエータとしての電動モータである伝達比可変機構用モータ２３が駆動されることに伴い、第１の軸線Ａの回りを回転可能である。内輪３９１および外輪３９２は、第１の軸線Ａ回りにコリオリ運動（首振り運動）可能である。
【００１７】
伝達比可変機構用モータ２３は、軌道輪ユニット３９の第１の軸線Ａを中心とする径方向外方に配置されている。伝達比可変機構用モータ２３は、第１の軸線Ａ回りに関する外輪３９２の回転数を変更することにより、伝達比θ２／θ１を変更する。
伝達比可変機構用モータ２３は、例えば、ステアリングシャフト３とは同軸的に配置されたブラシレスモータからなり、軌道輪ユニット３９を保持するロータ２３１と、このロータ２３１を取り囲むとともにステアリングコラムとしてのハウジング２４に固定されたステータ２３２とを含んでいる。ロータ２３１は、第１の軸線Ａの回りを回転するようになっている。
【００１８】
車両用操舵装置１は、ステアリングシャフト３に操舵補助力を付与するための操舵補助力付与機構１９を備えている。操舵補助力付与機構１９は、伝達比可変機構５の出力部材２２に連なる入力軸としての上記第２のシャフト１２と、転舵機構１０に連なる出力軸としての上記第３のシャフト１３と、第２のシャフト１２と第３のシャフト１３との間に伝達されるトルクを検出する後述のトルクセンサ４４と、操舵補助用のアクチュエータとしての操舵補助用モータ２５と、操舵補助用モータ２５と第３のシャフト１３との間に介在する減速機構２６とを含んでいる。
【００１９】
操舵補助用モータ２５は、ブラシレスモータ等の電動モータからなる。この操舵補助用モータ２５の出力は、減速機構２６を介して第３のシャフト１３に伝達されるようになっている。
減速機構２６は、例えばウォームギヤ機構からなり、操舵補助用モータ２５の出力軸２５ａに連結された駆動歯車としてのウォーム軸２７と、ウォーム軸２７と噛み合い且つ第３のシャフト１３に同行回転可能に連結された従動歯車としてのウォームギヤ２８とを含んでいる。なお、減速機構２６は、ウォームギヤ機構に限らず、平歯車やはすば歯車を用いた平行軸歯車機構等の他の歯車機構を用いてもよい。
【００２０】
上記伝達比可変機構５および操舵補助力付与機構１９は、ハウジング２４に設けられており、このハウジング２４内に収容されている。ハウジング２４は、車両の乗員室（キャビン）内に配置されている。なお、ハウジング２４を、中間軸８を取り囲むように配置してもよいし、車両のエンジンルーム内に配置してもよい。
上記伝達比可変機構用モータ２３および操舵補助用モータ２５の駆動は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む制御部２９によって制御される。制御部２９は、駆動回路４０を介して伝達比可変機構用モータ２３と接続されているとともに、駆動回路４１を介して操舵補助用モータ２５と接続されている。
【００２１】
制御部２９には、操舵角センサ４２、伝達比可変機構用モータ２３の回転角を検出するための回転角検出手段としてのモータレゾルバ４３、トルク検出手段としてのトルクセンサ４４、転舵角センサ４５、車速センサ４６およびヨーレートセンサ４７がそれぞれ接続されている。
各センサ４２〜４７からの信号が、制御部２９に入力される。具体的には、操舵角センサ４２からは、操舵部材２の直進位置からの操作量である操舵角θ１に対応する値として、第１のシャフト１１の回転角についての信号が入力される。また、モータレゾルバ４３からは、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転角θｒについての信号が入力される。
【００２２】
トルクセンサ４４からは、操舵部材２に作用する操舵トルクＴに対応する値として、第２および第３のシャフト１２，１３間に作用するトルクについての信号が入力される。転舵角センサ４５からは、転舵角θ２に対応する値として第３のシャフト１３の回転角についての信号が入力される。車速センサ４６からは、車速Ｖについての信号が入力される。ヨーレートセンサ４７からは、車両のヨーレートγについての信号が入力される。
【００２３】
制御部２９は、各上記センサ４２〜４７から入力した信号等に基づいて、伝達比可変機構用モータ２３および操舵補助用モータ２５の駆動を制御する。
上記の構成により、伝達比可変機構５の出力は、操舵補助力付与機構１９を介して転舵機構１０に伝達される。より具体的には、操舵部材２に入力された操舵トルクは、第１のシャフト１１を介して伝達比可変機構５の入力部材２０に入力され、出力部材２２から操舵補助力付与機構１９の第２のシャフト１２に伝達される。第２のシャフト１２に伝達された操舵トルクは、トーションバー１４および第３のシャフト１３に伝わり、操舵補助用モータ２５からの出力と合わさって中間軸８等を介して転舵機構１０に伝達される。
【００２４】
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、ハウジング２４は、例えば、アルミニウム合金等の金属を筒状に形成してなるものであり、第１〜第３のハウジング５１〜５３を含んでいる。このハウジング２４内には、第１〜第８の軸受３１〜３８が収容されている。第１〜第５の軸受３１〜３５および第７〜第８の軸受３７〜３８は、それぞれ、アンギュラ玉軸受等の転がり軸受であり、第６の軸受３６は、針状ころ軸受等の転がり軸受である。
【００２５】
第１のハウジング５１は筒状をなしており、差動機構としての伝達比可変機構５を収容する差動機構ハウジングを構成しているとともに、伝達比可変機構用モータ２３を収容するモータハウジングを構成している。第１のハウジング５１の一端は、端壁５４によって覆われている。第１のハウジング５１の一端と端壁５４とは、ボルト等の締結部材５５を用いて互いに固定されている。第１のハウジング５１の他端の内周面５６に、第２のハウジング５２の一端の環状凸部５７が嵌合されている。これら第１および第２のハウジング５１，５２は、ボルト等の締結部材（図示せず）を用いて互いに固定されている。
【００２６】
第２のハウジング５２は筒状をなしており、トルクセンサ４４を収容するセンサハウジングと、モータレゾルバ４３を収容するレゾルバハウジングとを構成している。また、第２のハウジング５２は、伝達比可変機構用モータ２３の後述するバスバー９９と、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１をロックするためのロック機構５８とを収容している。第２のハウジング５２の他端の外周面５９に、第３のハウジング５３の一端の内周面６０が嵌合している。
【００２７】
第３のハウジング５３は、筒状をなしており、減速機構２６を収容する減速機構ハウジングを構成している。第３のハウジング５３の他端には端壁部６１が設けられている。端壁部６１は環状をなしており、第３のハウジング５３の他端を覆っている。
図３は、図２の伝達比可変機構５およびその周辺の拡大図である。図３を参照して、伝達比可変機構５の入力部材２０、出力部材２２および内輪３９１は、それぞれ、環状をなしている。
【００２８】
入力部材２０は、入力部材本体２０１と、入力部材本体２０１の径方向内方に配置され入力部材本体２０１と同行回転可能に連結された筒状部材２０２とを含んでいる。
第１のシャフト１１は、筒状部材２０２の挿通孔２０２ａを挿通することにより、筒状部材２０２と同行回転可能に連結されている。
第２のシャフト１２は、出力部材２２の挿通孔２２ａを挿通することにより、出力部材２２と同行回転可能に連結されている。
【００２９】
第１のシャフト１１と第２のシャフト１２の互いの対向端部１１ａ，１２ａは、支持機構１３３によって同軸的に且つ相対回転可能に支持されている。支持機構１３３は、上記の筒状部材２０２と、第８の軸受３８とを含んでいる。すなわち、筒状部材２０２は、入力部材２０の一部を構成するとともに、支持機構１３３の一部を構成している。
筒状部材２０２は、第１および第２のシャフト１１，１２のそれぞれの対向端部１１ａ，１２ａを取り囲んでいる。筒状部材２０２の一端は、第１の軸受３１と径方向に対向している。筒状部材２０２の他端は、第２のシャフト１２の対向端部１２ａと径方向に対向している。
【００３０】
筒状部材２０２の他端に軸受保持孔１０９が形成されており、この軸受保持孔１０９に、第２のシャフト１２の対向端部１２ａが挿通されている。第２のシャフト１２の対向端部１２ａと軸受保持孔１０９との間に第８の軸受３８が介在しており、筒状部材２０２と第２のシャフト１２の相対回転を許容している。
なお、筒状部材２０２を第２のシャフト１２の対向端部１２ａに同行回転可能に連結するとともに、第８の軸受３８を、筒状部材２０２と第１のシャフト１１の対向端部１１ａとの間に介在させてもよい。
【００３１】
中間部材としての内輪３９１は、筒状部材２０２の径方向外方に配置されている。外輪３９２は、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の内周部２３３に形成された傾斜孔６３に同行回転可能に保持されている。外輪３９２およびロータ２３１は、第１の軸線Ａの回りを同行回転する。傾斜孔６３は、第２の軸線Ｂを中心軸線としている。ロータ２３１が第１の軸線Ａの回りを回転することに伴い、軌道輪ユニット３９がコリオリ運動する。
【００３２】
なお、軌道輪ユニット３９の外輪３９２が入力部材２０および出力部材２２を差動回転可能に連結するとともに、内輪３９１が伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１と同行回転可能に連結されるようにしてもよい。この場合、軌道輪ユニット３９は、内輪支持型となる。
図４は、伝達比可変機構５の一部を断面で表した側面図である。図３および図４を参照して、入力部材本体２０１および内輪３９１は、互いにステアリングシャフト３の軸方向Ｓに対向する環状の第１の動力伝達面７０，７１を有している。入力部材本体２０１の第１の動力伝達面７０には、嵌合可能部としての第１の凸部６５１，６５２が設けられ、中間部材としての内輪３９１の端面からなる第１の動力伝達面７１には、嵌合可能部としての第１の凹部６６１，６６２が設けられている。第１の凸部６５１，６５２と第１の凹部６６１，６６２とが噛み合うことにより、入力部材本体２０１と内輪３９１とは動力伝達可能とされている。
【００３３】
また、図４参照して、出力部材２２および内輪３９１は、互いにステアリングシャフト３の軸方向Ｓに対向する環状の第２の動力伝達面７２，７３を有している。図４および図１１を参照して、出力部材２２の第２の動力伝達面７２には、嵌合可能部としての第２の凸部６８１，６８２が設けられ、中間部材としての内輪３９１の他端面からなる第２の動力伝達面７３には、嵌合可能部としての第２の凹部６９１，６９２が設けられている。第２の凸部６８１，６８２と第２の凹部６９１，６９２とが噛み合うことにより、出力部材２２と内輪３９１とは動力伝達可能とされている。
【００３４】
図５を参照して、入力部材本体２０１の環状の第１の動力伝達面７０には、第１の動力伝達面７０の径方向に延びる複数の溝３０１が放射状に配列されて第１の動力伝達面７０の周方向に等間隔に並んでいる。各溝３０１にそれぞれ円錐状（円柱状であってもよい）のころ部材３１１，３１２が嵌合されている。各ころ部材３１１，３１２の半部は、溝３０１から突出しており、その突出する半部によって、第１の凸部６５１，６５２が構成されている。
【００３５】
一方、内輪３９１の環状の第１の動力伝達面７１には、第１の動力伝達面７１の径方向に延びる複数の第１の凹部６６１，６６２が放射状に配列されて第１の動力伝達面７１の周方向に等間隔に並んでいる。第１の凸部６５１，６５２と第１の凹部６６１，６６２とは、概ね等しい形状とされている。
図６Ａに示すように、第１の凸部６５１，６５２は、第１の動力伝達面７０の周方向に等間隔に配置され、図６Ｂに示すように、第１の凹部６６１，６６２は、第１の動力伝達面７１の周方向に等間隔に配置されている。各第１の動力伝達面７０，７１は、操舵角が操舵中心を含む所定の角度範囲内にあるときに互いに嵌合する第１の領域Ｐ１，Ｑ１と、操舵角が上記所定の角度範囲外にあるときに互いに嵌合する第２の領域Ｐ２，Ｑ２とを含んでいる。
【００３６】
第１の動力伝達面７０の第１の領域Ｐ１の中央Ｐ１０と第１の動力伝達面７１の第１の領域Ｑ１の中央Ｑ１０とは、操舵角が操舵中心にあるときに互いに位相が合うようになっている。
第１の動力伝達面７０において、第１の領域Ｐ１にある第１の凸部６５１（例えば３〜５個）が、第２の領域Ｐ２にある第１の凸部６５２よりも硬くされている。そのために、第１の領域Ｐ１にある第１の凸部６５１を構成するためのころ部材３１１としては、相対的に硬度の高い材料が用いられており、第２の領域Ｐ２にある第１の凸部６５２を構成するためのころ部材３１２としては、相対的に硬度の低い材料が用いられている。ころ部材３１１としてセラミックスを用いる場合、ころ部材３１２としては、セラミックスよりも低硬度の、例えば軸受鋼、ステンレス鋼を用いることができる。セラミックスとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。ころ部材３１１，３１２としては、図５に示すように、入力部材２０の径方向内方に向かうにしたがって縮径された円錐ころであってもよいし、円筒ころであってもよい。
【００３７】
また、第１の動力伝達面７１において、第１の領域Ｑ１にある第１の凹部６６１（例えば３〜５個）が、第２の領域Ｑ２にある第２の凹部６６２よりも硬くされている。そのために、内輪３９１が、内輪本体３９１Ａと高硬度部材３９１Ｂとを組み合わせて構成されている。高硬度部材３９１Ｂとしては、相対的に硬度の高い材料が用いられており、内輪本体３９１Ａとしては、相対的に硬度の低い材料が用いられている。高硬度部材３９１Ｂとして、セラミックスが用いられる場合には、内輪本体３９１Ａとしては、セラミックスよりも低硬度の、例えば軸受鋼、ステンレス鋼を用いることができる。セラミックスとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。
【００３８】
第１の動力伝達面７１において、高硬度部材３９１Ｂが第１の領域Ｑ１を構成しており、その高硬度部材３９１Ｂに形成された第１の領域Ｑ１の第１の凹部６６１が、第１の動力伝達面７１において内輪本体３９１Ａにより構成された第２の領域Ｑ２の第１の凹部６６２よりも硬くされている。
第１の凸部６５１，６５２の合計数は、例えば３８個である。第１の凹部６６１，６６２の合計数は、第１の凸部６５１，６５２の合計数とは異なる数にされている。第１の凸部６５１，６６２の合計数と第１の凹部６６１，６６２の合計数との差に応じて、入力部材本体２０１と内輪３９１との間で差動回転を発生することができる。
【００３９】
内輪３９１の第２の軸線Ｂが入力部材２０の第１の軸線Ａに対して所定角度θ傾斜していることにより、第１の凸部６５１，６５２のうちの一部の第１の凸部のみと第１の凹部６６１，６６２のうちの一部の第１の凹部のみとが互いに噛み合うようになっている。例えば、車両の直進走行状態では、図７に示すように、ともに高硬度の第１の凸部６５１と第１の凹部６６１とが互いに噛み合う。
【００４０】
図５および図７では、溝３０１および第１の凹部６６１，６６２の形状を簡略化して示してあるが、実際には、図８に示すように、溝３０１および第１の凹部６６１の断面形状は、ゴシックアーク形状（半径が同じで中心が異なる二つの円弧が連結された形状）に形成されている。この場合、第１の凸部６５１を構成するころ部材３１１が溝３０１および第１の凹部６６１で四点接触状態で支持される。
【００４１】
また、溝３０１の底および第１の凹部６６１の底に、例えば溝からなるグリース溜まり部８００が設けられている。この場合、ころ部材３１１と溝３０１および第１の凹部６６１との接触領域に対して、グリース溜まり部８００からグリースを潤沢に供給することができ、接触領域の摩耗や焼き付きを長期にわたって防止することができる。グリース溜まり部８００は、上記の接触領域を避けた位置であれば、形状、深さ等を任意に設定して設けることができる。また、図示していないが、第１の凹部６６２に関しても第１の凹部６６１と同じ構成が採用されている。
【００４２】
図９を参照して、出力部材２２の環状の第２の動力伝達面７２には、第２の動力伝達面７２の径方向に延びる複数の溝３０２が放射状に配列されて第２の動力伝達面７２の周方向に等間隔に並んでいる。各溝３０２にそれぞれ円錐状（円柱状であってもよい）のころ部材３２１，３２２が嵌合されている。各ころ部材３２１，３２２の半部は、溝３０２から突出しており、その突出する半部によって、第２の凸部６８１，６８２が構成されている。
【００４３】
一方、内輪３９１の環状の第２の動力伝達面７３には、第２の動力伝達面７３の径方向に延びる複数の第２の凹部６９１，６９２が放射状に配列されて第２の動力伝達面７３の周方向に等間隔に並んでいる。第２の凸部６８１，６８２と第２の凹部６９１，６９２とは、概ね等しい形状とされている。
図１０Ａに示すように、第２の凸部６８１，６８２は、第２の動力伝達面７２の周方向に等間隔に配置され、図１０Ｂに示すように、第２の凹部６９１，６９２は、第２の動力伝達面７３の周方向に等間隔に配置されている。各第２の動力伝達面７２，７３は、操舵角が操舵中心を含む所定の角度範囲内にあるときに互いに嵌合する第１の領域Ｕ１，Ｗ１と、操舵角が上記所定の角度範囲外にあるときに互いに嵌合する第２の領域Ｕ２，Ｗ２とを含んでいる。
【００４４】
第２の動力伝達面７２の第１の領域Ｕ１の中央Ｕ１０と第２の動力伝達面７３の第１の領域Ｗ１の中央Ｗ１０とは、操舵角が操舵中心にあるときに互いに位相が合うようになっている。
第２の動力伝達面７２において、第１の領域Ｕ１にある第２の凸部６８１（例えば３〜５個）が、第２の領域Ｕ２にある第２の凸部６８２よりも硬くされている。そのために、第１の領域Ｕ１にある第２の凸部６８１を構成するためのころ部材３２１としては、相対的に硬度の高い材料が用いられており、第２の領域Ｕ２にある第２の凸部６８２を構成するためのころ部材３２２としては、相対的に硬度の低い材料が用いられている。ころ部材３２１としてセラミックスが用いられる場合、ころ部材３２２としては、セラミックスよりも低硬度の、例えば軸受鋼、ステンレス鋼を用いることができる。セラミックスとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。ころ部材３２１，３２２としては、図９に示すように、出力部材２２の径方向内方に向かうにしたがって縮径された円錐ころであってもよいし、円筒ころであってもよい。
【００４５】
また、第２の動力伝達面７３において、第１の領域Ｗ１にある第２の凹部６９１（例えば３〜５個）が、第２の領域Ｗ２にある第２の凹部６９２よりも硬くされている。そのために、内輪３９１が、内輪本体３９１Ａと高硬度部材３９１Ｃとを組み合わせて構成されている。高硬度部材３９１Ｃとしては、相対的に硬度の高い材料が用いられており、内輪本体３９１Ａとしては、相対的に硬度の低い材料が用いられている。具体的には、高硬度部材３９１Ｃとして、セラミックスが用いられる場合には、内輪本体３９１Ａとしては、セラミックスよりも低硬度の、例えば軸受鋼、ステンレス鋼を用いることができる。
【００４６】
第２の動力伝達面７３において、高硬度部材３９１Ｃが第１の領域Ｗ１を構成しており、その高硬度部材３９１Ｃに形成された第１の領域Ｗ１の第２の凹部６９１が、第２の動力伝達面７３において内輪本体３９１Ａにより構成された第２の領域Ｗ２の第２の凹部６９２よりも硬くされている。
第２の凸部６８１，６８２の合計数と第２の凹部６９１，６９２の合計数との関係は、例えば３８と４０のように互いに異ならせていてもよいし、また、互いに同じにされていてもよい。
【００４７】
内輪３９１の第２の軸線Ｂが出力部材２２の第１の軸線Ａに対して所定角度θ傾斜していることにより、第２の凸部６８１，６８２のうちの一部の第２の凸部のみと第２の凹部６９１，６９２のうちの一部の第２の凹部のみとが互いに噛み合うようになっている。例えば、車両の直進走行状態では、図１１に示すように、ともに高硬度の第２の凸部６８１と第２の凹部６９１とが互いに噛み合う。
【００４８】
図９および図１１では、溝３０２および第２の凹部６９１，６９２の形状を簡略化して示してあるが、実際には、図８に示した溝３０１および第１の凹部６６１の断面形状と同じゴシックアーク形状に形成され、また、グリース溜まり部８００が設けられている。
上記の第１の領域Ｐ１，Ｕ１のころ部材３１１、３２１や高硬度部材３９１Ｂ，３９１Ｃに用いるセラミックスとしては、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。
【００４９】
再び図３を参照して、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１は、軸方向Ｓに延びる筒状のロータコア８５と、ロータコア８５の外周面に固定された永久磁石８６とを含んでいる。ロータコア８５の径方向内方には、伝達比可変機構５と、トルクセンサ４４とが収容されている。ロータコア８５によって、伝達比可変機構５の、第１の凸部６５１，６５２および第１の凹部６６１，６６２並びに第２の凸部６８１，６８２および第２の凹部６９１，６９２の双方が全周に亘って取り囲まれているとともに、トルクセンサ４４が全周に亘って取り囲まれている（図３では、第１の凸部６５１、第１の凹部６６１、第２の凸部６８１および第２の凹部６９１のみを示してある。）。ロータコア８５内に伝達比可変機構５やトルクセンサ４４を収容することにより、軸方向Ｓに関するハウジング２４の長さを短くでき、その結果、車両の二次衝突の衝撃を吸収するための衝撃吸収ストロークを長く確保できる。また、ハウジング２４に隣接して設けられるチルト・テレスコピック機構（図示せず）の配置スペースを確保することができる。
【００５０】
ロータコア８５の材質は、鋼材、アルミニウム合金、クラッド材、樹脂材を例示できる。複数種の金属を張り合わせた複合材であるクラッド材を用いた場合は、共振を抑制できる。ロータコア８５の少なくとも一部に樹脂材を用いた場合には、軽量化によりロータ慣性を低減できる。
ロータコア８５の一端には、被保持孔８７が形成されている。この被保持孔８７の径方向内方には、環状の軸受保持部８８が設けられている。軸受保持部８８は、第１のハウジング５１の一端の内周側に形成された環状凸部８９に配置されている。これらの被保持孔８７と軸受保持部８８との間に第２の軸受３２が介在していることにより、ロータコア８５の一端が第１のハウジング５１に回転可能に支持されている。
【００５１】
ロータコア８５の中間部には、被保持孔９０が形成されている。この被保持孔９０の径方向内方には、環状の軸受保持部９１が設けられている。軸受保持部９１は、第２のハウジング５２の一端の内周側に形成された環状の延伸部９２に配置されている。環状の延伸部９２は、第２のハウジング５２の他端に設けられた隔壁部９３から、軸方向Ｓの一方Ｓ１側に延びる筒状をなしており、ロータコア８５を挿通している。
【００５２】
上記の被保持孔９０と軸受保持部９１との間に、第４の軸受３４が介在していることにより、ロータコア８５の中間部が第２のハウジング５２の環状の延伸部９２に回転可能に支持されている。軌道輪ユニット３９をロータ２３１の軸方向に挟んで配置された一対の軸受としての第２および第４の軸受３２，３４によって、ロータコア８５が両持ち支持されている。
【００５３】
ロータ２３１の永久磁石８６は、ステアリングシャフト３の周方向Ｃ３に交互に異なる磁極を有しており、周方向Ｃ３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８６は、ロータコア８５の中間部の外周面に固定されている。永久磁石８６と伝達比可変機構５の一部とは、軸方向Ｓに関する位置が互いに重ね合わされている。
伝達比可変機構用モータ２３のステータ２３２は、第１のハウジング５１の他端に形成された環状の第１の溝部９４内に収容されている。この第１の溝部９４は、軸方向Ｓの他方Ｓ２側に開放されている。
【００５４】
ステータ２３２は、電磁鋼板を複数積層してなるステータコア９５と、電磁コイル９６とを含んでいる。
ステータコア９５は、円環状のヨーク９７と、ヨーク９７の周方向に等間隔に配置され且つヨーク９７の径方向内方に突出する複数のティース９８と、を含んでいる。ヨーク９７の外周面は、第１のハウジング５１の第１の溝部９４の内周面に焼きばめ等によって固定されている。各ティース９８のそれぞれに電磁コイル９６が巻回されている。
【００５５】
ステータ２３２に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側にバスバー９９が配置されている。バスバー９９は全体として環状をなした状態で第２のハウジング５２に収容されており、伝達比可変機構用モータ２３の各電磁コイル９６に接続されている。このバスバー９９は、駆動回路からの電力を各電磁コイル９６に供給する。バスバー９９と第３および第４の軸受３３，３４の一部とは、軸方向Ｓに関する位置が重ね合わされている。
【００５６】
バスバー９９に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側にロック機構５８が配置されている。ロック機構５８は、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転を規制するためのものであり、第２のハウジング５２の一端に収容されている。
ロック機構５８は、ロータコア８５とは同行回転可能に連結された被規制部１００と、被規制部１００に係合することにより被規制部１００の回転を規制するための規制部１０１とを含んでいる。被規制部１００は環状の部材であり、外周面に凹部１０２が形成されている。凹部１０２は、被規制部１００の周方向に関して１箇所または複数箇所に形成されている。なお、ロータコア８５に凹部１０２を設けてもよい。この場合、ロータコア８５が上記の被規制部を構成する。被規制部１００の一部は、トルクセンサ４４の一部とは軸方向Ｓの位置が重ね合わされている。
【００５７】
規制部１０１は、被規制部１００とは当該被規制部１００の径方向に相対向して配置されている。この規制部１０１は、第２のハウジング５２に保持されており、被規制部１００側に移動可能となっている。規制部１０１が被規制部１００側に移動して凹部１０２に係合することにより、ロータコア８５の回転が規制される。
ロック機構５８に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側にモータレゾルバ４３が配置されている。モータレゾルバ４３は、第２のハウジング５２の他端に形成された第２の溝部１０３に収容されており、ロータコア８５の径方向外方に位置している。
【００５８】
第２の溝部１０３は、第２のハウジング５２の一端の環状の外周部１０４と、環状の延伸部９２とによって区画された環状の溝であり、第１の溝部９４と連通している。これら第１および第２の溝部９４，１０３によって、伝達比可変機構用モータ２３、ロック機構５８およびモータレゾルバ４３を収容する収容空間１３９が区画されている。
モータレゾルバ４３とトルクセンサ４４とは、ステアリングシャフト３の径方向Ｒ３に相対向している。モータレゾルバ４３の一部とトルクセンサ４４の一部とは、軸方向Ｓに関する位置が重ね合わされている。モータレゾルバ４３は、レゾルバロータ１０５とレゾルバステータ１０６とを含んでいる。レゾルバロータ１０５は、ロータコア８５の他端の外周面１０７に同行回転可能に固定されている。レゾルバステータ１０６は、第２のハウジング５２の外周部１０４の内周面１０８に圧入固定されている。
【００５９】
第１の軸受３１は、入力部材２０を回転可能に支持している。第１のシャフト１１は、入力部材２０の筒状部材２０２および第１の軸受３１を介して第１のハウジング５１に回転可能に支持されている。第１の軸受３１は、第２の軸受３２に取り囲まれており、軸方向Ｓに関して両者の位置が重ね合わされている。
第３の軸受３３は、第２のハウジング５２の延伸部９２の先端の内周部に形成された軸受保持孔１１０と、出力部材２２に形成された軸受保持部１１１との間に介在している。出力部材２２は、第３の軸受３３を介して第２のハウジング５２の環状の延伸部９２に回転可能に支持されている。第３の軸受３３は、第４の軸受３４に取り囲まれており、軸方向Ｓに関して両者の位置が重ね合わされている。
【００６０】
第１の凸部６５１，６５２および第１の凹部６６１，６６２の間、並びに第２の凸部６８１，６８２および第２の凹部６９１，６９２の間には、それぞれ、予圧が付与されており、これにより、第１の凸部６５１，６５２と第１の凹部６６１，６６２との滑らかな係合、および第２の凸部６８１，６８２と第２の凹部６９１，６９２との滑らかな係合がそれぞれ可能となっている。
【００６１】
具体的には、第１のハウジング５１の一端の内周部１１２にねじ部材１１３が配置されている。ねじ部材１１３は、入力部材本体２０１を出力部材２２に近づける付勢方向Ｈ（軸方向Ｓの他方Ｓ２側）に入力部材本体２０１を付勢する付勢部材を構成している。また、このねじ部材１１３は、軸方向Ｓに関して第１の軸受３１の外輪３１２を剛的に支持する剛性部材を構成している。ねじ部材１１３は、入力部材本体２０１を出力部材２２に向けて付勢することにより、第１の凸部６５１，６５２および第１の凹部６６１，６６２の間、並びに第２の凸部６８１，６８２および第２の凹部６９１，６９２の間のそれぞれに予圧を付与する。
【００６２】
ねじ部材１１３の外周面に形成された雄ねじ部１１３ａが、第１のハウジング５１の一端の環状凸部８９の内周に形成された軸受保持孔１３４の雌ねじ部１３４ａに螺合している。これにより、ねじ部材１１３は、第１のハウジング５１の軸受保持孔１３４に保持された第１の軸受３１の外輪３１２の一端面を付勢方向Ｈに付勢（押圧）している。第１の軸受３１の外輪３１２は、軸受保持孔１３４に対して回転可能且つ軸方向Ｓに相対移動可能とされている。ねじ部材１１３に隣接してロックナット１３５が設けられている。ロックナット１３５は、雌ねじ部１３４ａに螺合した状態でねじ部材１１３の回転を規制している。
【００６３】
第１の軸受３１の内輪３１１は、筒状部材２０２の一端に圧入等されることにより同行回転可能に連結されており、この筒状部材２０２を介して、入力部材本体２０１とは同行回転可能且つ軸方向Ｓに同行移動可能とされている。この内輪３１１は、入力部材本体２０１の一端部に当接しており、入力部材本体２０１を付勢方向Ｈに押圧している。
また、第１の凸部６５１，６５２は、第１の凹部６６１，６６２と付勢方向Ｈに対向している。同様に、第２の凹部６９１，６９２は、第２の凸部６８１，６８２と付勢方向Ｈに対向している。出力部材２２には、第３の軸受３３の内輪３３１が圧入固定されている。出力部材２２は、その中央部の段部が内輪３３１の一端面に当接しており、内輪３３１を付勢方向Ｈに押圧している。第３の軸受３３の外輪３３２は、外輪３３２を付勢方向Ｈに移動可能に保持する軸受保持孔１１０に隣接配置された環状の段部１１４に受けられており、付勢方向Ｈへの移動が規制されている。出力部材２２の付勢方向Ｈへの移動は、第３の軸受３３によって規制されている。
【００６４】
上記の構成により、ねじ部材１１３の付勢力は、第１の軸受３１の外輪３１２および転動体を介して内輪３１１に伝わり、さらに入力部材本体２０１に伝わる。入力部材本体２０１に伝わった付勢力は、第１の凸部６５１，６５２および第１の凹部６６１，６６２、並びに、第２の凹部６９１，６９２および第２の凸部６８１，６８２の順に伝わり、さらに第３の軸受３３の内輪３３１、転動体および外輪３３２に伝わる。第３の軸受３３の外輪３３２に伝わった付勢力は、環状の段部１１４によって受けられる。
【００６５】
ねじ部材１１３の付勢力により軌道輪ユニット３９の内輪３９１が付勢方向Ｈへ移動することに伴い、軌道輪ユニット３９の転動体３９３、外輪３９２および伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が、付勢方向Ｈに同行移動するようになっている。
具体的には、軌道輪ユニット３９の外輪３９２が、ロータコア８５の傾斜孔６３に圧入固定されている。これにより、ロータコア８５は、外輪３９２を第１の軸線Ａの回りに同行回転可能且つ軸方向Ｓに同行移動可能に保持している。
【００６６】
また、第２の軸受３２および第４の軸受３４のそれぞれの外輪３２２，３４２は、ロータコア８５の対応する環状の被保持孔８７，９０に遊嵌されており、ロータコア８５を軸方向Ｓに相対移動可能に支持している。第２の軸受３２の内輪３２１は、環状凸部８９の軸受保持部８８に圧入固定されている。第４の軸受３４の内輪３４１は、第２のハウジング５２の環状の延伸部９２の軸受保持部９１に圧入固定されている。
【００６７】
なお、ねじ部材１１３を用いて、出力部材２２を入力部材本体２０１に近づける付勢方向（付勢方向Ｈとは反対の方向）に付勢してもよい。この場合、ねじ部材１１３は、第３の軸受３３を保持する軸受保持孔１１０にねじ込まれる。ねじ部材１１３の付勢力は、第３の軸受３３、出力部材２２、第２の凸部６８１，６８２および第２の凹部６９１，６９２、第１の凹部６６１，６６２および第１の凸部６５１，６５２、入力部材本体２０１、第１の軸受３１の内輪３１１、転動体および外輪３１２の順に伝わり、第１のハウジング５１によって受けられる。
【００６８】
また、内輪３９１の付勢方向Ｈへの移動を、支持機構１３３によって妨げられることがないようにされている。具体的には、支持機構１３３の第８の軸受３８の外輪３８２は、筒状部材２０２の軸受保持孔１０９に遊嵌されており、軸受保持孔１０９に対して軸方向Ｓに相対移動可能とされている。第８の軸受３８の内輪３８１は、第２のシャフト１２の対向端部１２ａに圧入固定されている。なお、第８の軸受３８の外輪３８２を軸受保持孔１０９に圧入固定し、内輪３８１を対向端部１２ａに遊嵌してもよい。
【００６９】
トルクセンサ４４は、伝達比可変機構用モータ２３のロータコア８５の径方向内方に配置されており、第２のシャフト１２の中間部に固定された多極磁石１１５と、第３のシャフト１３の一端に支持され、多極磁石１１５が発生する磁界内に配置されて磁気回路を形成する一対の軟磁性体としての磁気ヨーク１１６，１１７と、を含んでいる。
多極磁石１１５は、円筒形状の永久磁石であり、複数の極（Ｎ，Ｓそれぞれ同じ極数）が周方向に等間隔で着磁されている。
【００７０】
磁気ヨーク１１６，１１７は、多極磁石１１５に対して、この多極磁石１１５の径方向に所定の隙間を隔てて対向しており、多極磁石１１５を取り囲んでいる。各磁気ヨーク１１６，１１７は、合成樹脂部材１１８にモールドされている。合成樹脂部材１１８は、第３のシャフト１３の一端に同行回転可能に連結されている。
トルクセンサ４４は、磁気ヨーク１１６，１１７からの磁束を誘導する一対の集磁リング１１９，１２０をさらに含んでいる。これら一対の集磁リング１１９，１２０は、軟磁性体を用いて形成された環状の部材であり、磁気ヨーク１１６，１１７を取り囲んでこれらの磁気ヨーク１１６，１１７にそれぞれ磁気的に結合されている。
【００７１】
一対の集磁リング１１９，１２０は、軸方向Ｓに離隔して相対向している。集磁リング１１９，１２０は、合成樹脂部材１２１によりモールドされている。合成樹脂部材１２１は、第２のハウジング５２の環状の延伸部９２に保持されている。
第２および第３のシャフト１２，１３の相対回転量に応じて磁気ヨーク１１６，１１７に磁束が生じるようになっており、この磁束は、集磁リング１１９，１２０により誘導され、合成樹脂部材１２１に埋設されたホールＩＣ（図示せず）により検出される。これにより、第２のシャフト１２（操舵部材）に加えられたトルクに応じた磁束密度を検出することが出来る。
【００７２】
図２を参照して、トルクセンサ４４に対して軸方向Ｓの他方Ｓ２側に第５の軸受３５が配置されている。第５の軸受３５は、第３のシャフト１３の一端の外周に形成された軸受保持部１２２と、第２のハウジング５２の隔壁部９３に形成された軸受保持孔１２３との間に介在している。軸受保持孔１２３は、第５の軸受３５を介して第３のシャフト１３の一端を回転可能に支持している。
【００７３】
第３のシャフト１３は、第２のシャフト１２およびトーションバー１４を取り囲んでいる。具体的には、第３のシャフト１３に、この第３のシャフト１３の一端に開放された挿通孔１２４が形成されている。挿通孔１２４には、第２のシャフト１２の他端部が挿通されている。第２のシャフト１２には軸方向Ｓに延びる挿通孔１２５が形成されており、この挿通孔１２５にトーションバー１４が挿通されている。
【００７４】
トーションバー１４の一端は、第２のシャフト１２の挿通孔１２５の一端にセレーション嵌合等により同行回転可能に連結されている。トーションバー１４の他端は、第３のシャフト１３の挿通孔１２４にセレーション嵌合等により同行回転可能に連結されている。 第２のハウジング５２の環状の延伸部９２の径方向内方の空間が、トルクセンサ収容室１２６とされており、トルクセンサ収容室１２６への潤滑剤の侵入を抑制するための構造がさらに設けられている。
【００７５】
具体的には、第２のハウジング５２の環状の延伸部９２の一端に配置されたシール付き第３の軸受３３と、第３の軸受３３の径方向内方に配置された出力部材２２と、出力部材２２の径方向内方に配置された第２のシャフト１２とによって、トルクセンサ収容室１２６の一端が閉じられている。また、シール付き第５の軸受３５と、第５の軸受３５の径方向内方に配置された第３のシャフト１３と、第３のシャフト１３の挿通孔１２４を塞ぐトーションバー１４とによって、トルクセンサ収容室１２６の他端が閉じられている。
【００７６】
上記の構成により、第１の凹部６６１，６６２、第２の凹部６９１，６９２および溝３０１，３０２等に充填された潤滑剤が、トルクセンサ収容室１２６に侵入してくることを抑制でき、且つ減速機構２６のウォーム軸２７およびウォームホイール２８の噛み合い領域に充填された潤滑剤がトルクセンサ収容室１２６に侵入してくることを抑制できる。
第２のシャフト１２と第３のシャフト１３とは、第６の軸受３６を介して相対回転可能に互いに支持されている。第６の軸受３６は、減速機構２６のウォームホイール２８に取り囲まれている。減速機構２６は、第３のハウジング５３の外周部１２７および端壁部６１、ならびに第２のハウジング５２の隔壁部９３によって区画された収容室１２８に収容されている。ウォームホイール２８の一部と第６の軸受３６とは、軸方向Ｓに関する位置が重なり合っている。
【００７７】
第３のシャフト１３の中間部と第３のハウジング５３の端壁部６１との間に第７の軸受３７が介在している。端壁部６１は、第７の軸受３７を介して第３のシャフト１３を回転可能に支持している。
第７の軸受３７の内輪３７１は、第３のシャフト１３の外周部に形成された環状の段部１２９と、第３のシャフト１３の外周部に螺合されたナット部材１３０とによって挟持されている。第７の軸受３７の外輪３７２は、第３のハウジング５３に形成された環状の段部１３１と第３のハウジング５３に保持された止め輪１３２とによって挟持されている。
【００７８】
次に、車両用操舵装置１の動作の一例について説明する。なお、以下では、（ｉ）伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転が規制されている場合と、（ｉｉ）伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が回転しており、且つ入力部材２０の回転が規制されている場合と、（ｉｉｉ）伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が回転しており、且つ入力部材２０が回転している場合と、を説明する。
【００７９】
上記（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）の何れの場合も、第１の凸部６５１、６５２の合計数が３８で第１の凹部６６１，６６２の合計数が４０とされ、且つ第２の凸部６８１，６８２の合計数が４０で第２の凹部６９１，６９２の合計数が４０とされているものとして説明する。
上記（ｉ）の場合、すなわち、ロック機構５８によって伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転が規制されている場合において操舵部材の操作により第１のシャフト１１が回転すると、入力部材本体２０１の第１の凸部６５１，６５２が第１の軸線Ａの回りを回転する。このとき、軌道輪ユニット３９は第１の軸線Ａの回りを回転するコリオリ運動をせず、内輪３９１のみがその第２の軸線Ｂ回りを回転する。この回転により、第１の凹部６６１，６６２が設けられている内輪３９１が回転し、さらに第２のシャフト１２を回転させる。
【００８０】
その結果、入力部材２０が１回転したときに内輪３９１が３８／４０回転する。このとき、出力部材２２は、３８／４０回転する。すなわち、入力部材２０の回転が１９／２０に減速される。
上記（ｉｉ）の場合、すなわち、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が回転しており、且つ運転者が操舵部材を保持していることにより入力部材２０の回転が規制されている場合、ロータ２３１が第１の軸線Ａの回りを回転することにより、軌道輪ユニット３９がコリオリ運動する。これにより、内輪３９１が入力部材２０と出力部材２２とを互いに逆回転させようとする。しかしながら、入力部材２０の回転が規制されていることにより、出力部材２２のみが回転する。
【００８１】
このとき、第１の凹部６６１，６６２の合計数が第１の凸部６５１，６５２の合計数と比べて２つ多くされている結果、軌道輪ユニット３９の外輪３９２が１回転しているときに、内輪３９１は上記の歯数差（２つ）に相当する量だけ位相が進むことになる。これが内輪３９１の回転になる。その結果、外輪３９２が１回転したときに、内輪３９１は上記の歯数差に相当する量だけ回転し、出力部材２２は２／４０回転する。以上より、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転が１／２０に減速されて出力される。
【００８２】
上記（ｉｉｉ）の場合、すなわち、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１が回転しており、且つ運転者が操舵部材を操舵していることにより入力部材２０が回転している場合には、出力部材２２の回転量は、上記（ｉｉ）の回転量に入力部材２０（操舵部材）の回転量を加えた値となる。
これにより、車両が比較的低速で走行している場合等には、伝達比（θ２／θ１）を大きくして運転者による操舵部材２の操作量を少なくして転舵することができる。
【００８３】
また、車両が比較的高速で走行している場合には、例えば、操舵角θ１と車両のヨーレートγとを比較し、車両の挙動を判定する。その結果、操舵角θ１から判定される車両の挙動と検出されたヨーレートγから判定される車両の挙動とが一致していないときには、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転を増速したり、減速したりすることにより、車両のスタビリティコントロール（姿勢安定制御）を行う。なお、このとき、カウンタステア操作が行われるように伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の駆動を制御することもできる。
【００８４】
本実施の形態によれば、直進走行時に、入力部材２０と内輪３９１との間で互いに嵌合する第１の領域Ｐ１，Ｑ１の第１の凸部６５１および第１の凹部６６１の硬度を相対的に高くしてあるので、入力部材２０および内輪３９１の第１の動力伝達面７０，７１におけるフレッティング摩耗の発生を抑えることができる。また、直進走行時に、出力部材２２と内輪３９１との間で互いに嵌合する第１の領域Ｕ１，Ｗ１の第２の凸部６８１および第２の凹部６９１の硬度を相対的に高くしてあるので、出力部材２２および内輪３９１の第２の動力伝達面７２，７３におけるフレッティング摩耗の発生を抑えることができる。
【００８５】
しかも、上記の硬度差を材質変更により容易に達成している。すなわち、第１の領域Ｐ１の嵌合可能部としての第１の凸部６５１の材質と、第２の領域Ｐ２の嵌合可能部としての第１の凸部６５２の材質とを異ならせ、また、第１の領域Ｕ１の嵌合可能部としての第２の凸部６８１の材質と、第２の領域Ｕ２の嵌合可能部としての第２の凸部６８２の材質とを異ならせることにより、硬度差を容易に達成することができる。
【００８６】
また、内輪３９１を内輪本体３９１Ａと高硬度部材３９１Ｂ，３９１Ｃで構成することにより、第１の領域Ｑ１の嵌合可能部としての第１の凹部６６１の材質と、第２の領域Ｑ２の嵌合可能部としての第１の凹部６６２の材質とを異ならせ、また、第１の領域Ｗ１の嵌合可能部としての第２の凹部６９１の材質と、第２の領域Ｗ２の嵌合可能部としての第２の凹部６９２の材質とを異ならせ、これにより、硬度差を容易に達成している。
【００８７】
特に、第１の凸部６５１，６５２および第２の凸部６８１，６８２を、ころ部材３１１，３１２；３２１，３２２を用いて構成しているので、硬度差の設定は格段に容易である。
また、第１の領域Ｐ１，Ｑ１の嵌合可能部としての第１の凸部６５１および第１の凹部６６１がセラミックスで構成されている場合や、第１の領域Ｕ１，Ｗ１の嵌合可能部としての第２の凸部６８１および第２の凹部６９１がセラミックスで構成されている場合には、フレッティング摩耗を格段に低減することができる。
【００８８】
図１２は本発明の別の実施の形態を示している。図１２を参照して、本実施の形態が図７の実施の形態と異なるのは、下記である。すなわち、第１の凸部６５１０，６５２０を入力部材２０の入力部材本体２０１とは単一の材料で一体に形成している。また、第１の領域Ｐ１の第１の凸部６５１０の表面が、第２の領域Ｐ２の第１の凸部６５２０の表面よりも高い硬度を有する高硬度層７００により形成されている。高硬度層７００としては、例えばセラミックスの被覆層であってもよいし、浸炭窒化層であってもよい。セラミックスとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。図示していないが、第１の凸部６５１０と同じ構成を、第２の凸部６８１に適用するようにしてもよい。
【００８９】
また、高硬度部材３９１Ｂを廃止し、第１の領域Ｑ１の第１の凹部６６１０の表面が、第２の領域Ｑ２の第１の凹部６６２の表面よりも高い硬度を有する高硬度層７０１により形成されている。高硬度層７０１としては、例えばセラミックスの被覆層であってもよいし、浸炭窒化層であってもよい。セラミックスとしては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナを例示することができる。図示していないが、第１の凹部６６１０と同じ構成を、第２の凹部６９１に適用するようにしてもよい。
【００９０】
本実施の形態では、図７と同じ作用効果を奏して、フレッティング摩耗を低減することに加えて、伝達比可変機構５の部品点数を少なくすることができ、伝達比可変機構５の組付けを容易にすることができるという利点がある。また、副次効果として、直進走行のときのステアリング剛性が向上するので、直進安定性が向上するという利点がある。
上記の各実施の形態においては、第１の領域の材質を変更することにより、第１の領域の嵌合可能部としての凸部および凹部のフレッティング摩耗を防止したが、これに付加して、第１の領域の嵌合可能部間の嵌合力を第２の領域の嵌合可能部間の嵌合力よりも大きくすることより、第１の領域の嵌合可能部間の結合剛性を高め、これにより、フレッティング摩耗の防止効果をより高めるようにしてもよい。
【００９１】
例えば、図１３に示すように、第１の動力伝達面７０，７１の第１の領域Ｐ１，Ｑ１の嵌合可能部としての第１の凸部６５１Ａおよび第１の凹部６６１間の嵌合力が、第２の領域Ｐ２，Ｑ２の嵌合可能部としての第１の凸部６５２および第１の凹部６６２間の嵌合力よりも大きくされている。
具体的には、動力伝達面７０において、第１の領域Ｐ１の第１の凸部６５１Ａを構成するころ部材３１１Ａの例えば一端の径Ｒ１が、第２の領域の第１の凸部６５２を構成するころ部材３１２の同側端の径Ｒ２よりも大きくされていることにより（Ｒ１＞Ｒ２）、第１の領域Ｐ１，Ｑ１の第１の凸部６５１Ａおよび第１の凹部６６１間の嵌合が、第２の領域Ｐ２，Ｑ２の第１の凸部６５２および第１の凹部６６２間の嵌合よりも強い嵌合とされている。径Ｒ１と径Ｒ２の差は、１０μｍ〜３０μｍ程度が好ましい。
【００９２】
逆に、図１４に示すように、動力伝達面７１において、第１の領域Ｑ１の第１の凹部６６１Ａの径Ｒ５が、第２の領域Ｑ２の第１の凹部６６２の径Ｒ６の径Ｒ６よりも小さくされていることにより（Ｒ５＜Ｒ６）、第１の領域Ｐ１，Ｑ１の第１の凸部６５１および第１の凹部６６１Ａ間の嵌合が、第２の領域Ｐ２，Ｑ２の第１の凸部６５２および第１の凹部６６２間の嵌合よりも強い嵌合とされていてもよい。径Ｒ５と径Ｒ６の差は、１０μｍ〜３０μｍ程度が好ましい。
【００９３】
また、図１５に示すように、図１３に示した第１の領域Ｐ１の第１の凸部６５１Ａを構成するころ部材３３１Ａの径Ｒ１を相対的に大きくする構成（Ｒ１＞Ｒ２）と、図１４に示した第１の領域Ｑ１の第１の凹部６６１Ａの径Ｒ５を相対的に小さくする構成（Ｒ５＜Ｒ６）とを組み合わせて採用してもよい。
また、図１３〜図１５の何れかと同じ構成を採用することにより、第２の動力伝達面７２，７３の第１の領域Ｕ１，Ｗ１の嵌合可能部間の嵌合力を第２の領域Ｕ２，Ｗ２の嵌合可能部間の嵌合力よりも大きくし、フレッティング摩耗の防止効果を高めるようにしてもよい。
【００９４】
また、図１３〜図１５の何れかの構成を採用した場合には、操舵部材２を回動操作しているときに、操舵角θ１が操舵中心を含む所定の範囲内の領域（例えば図１３において第１の領域Ｐ１，Ｑ１の第１の凸部６５１Ａと第１の凹部６６１が嵌合している場合に相当）を通過中は、検出される操舵トルクＴが一旦大きくなり、上記所定の範囲の通過後は、検出される操舵トルクＴが小さくなる。このため、上記の操舵トルクＴに基づいて、操舵補助用モータ２５を操舵補助制御していると、上記の通過中のアシスト力が大きく、通過後のアシスト力が小さくなるため、操舵フィーリングに違和感を生ずるおそれがある。
【００９５】
そこで、操舵補助制御に関して、下記の制御を実施することが好ましい。すなわち、図１６を参照して、各センサの検出値（具体的には操舵角θ１、車速Ｖおよび操舵トルクＴ）を入力し（ステップＳ１）、予め記憶されたマップ（操舵トルクＴと操舵補助用モータ２５の出力との関係を車速Ｖ毎に記憶したマップ）に基づいて操舵補助用モータ２５の出力を設定する（ステップＳ２）。
【００９６】
そして、操舵部材２を回動操作しているときに、検出された操舵角θ１が操舵中心を含む所定の範囲内（−θａ＜θ１＜θａ）にあれば（ステップＳ３でＹＥＳの場合）、検出された操舵トルクＴに対して操舵補助用モータ２５の出力を一旦小さくするように補正する（ステップＳ４）。一方、検出された操舵角θ１が操舵中心を含む上記所定の範囲内（−θａ＜θ１＜θａ）にないときは（ステップＳ３でＮＯの場合）、操舵補助用モータ２５の出力を、ステップＳ２で設定された出力通り（通常の出力）とする。
【００９７】
このようにして設定された出力になるように、操舵補助用モータ２５を操舵補助制御する（ステップＳ５）。
これにより、操舵角θ１が上記所定の範囲を通過中のときと、通過前または通過後のときとの間で、操舵部材２の操舵反力の変化を小さくすることができ、操舵フィーリングを向上することができる。
【００９８】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、第１の動力伝達面７０に嵌合可能部としての第１の凹部が設けられ、第１の動力伝達面７１に嵌合可能部としての第１の凸部が設けられていてもよい。同様に、第２の動力伝達面７２に嵌合可能部としての第２の凹部が設けられ、第２の動力伝達面７３に嵌合可能部としての第２の凸部が設けられていてもよい。
【００９９】
また、入力部材本体２０１および筒状部材２０２が単一の材料で一体に形成されて入力部材を構成していてもよい。また、上記の実施の形態では、中間部材が内輪自身であったが、中間部材が内輪と同行回転する部材であってもよい。
また、上記の実施の形態では、中間部材を内輪または内輪と同行回転する部材としたが、これに代えて、中間部材を外輪または外輪と同行回転する部材としてもよい。この場合、伝達比可変機構用モータ２３は内輪を駆動することになる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】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２】図１の要部のより具体的な構成を示す断面図である。
【図３】図２の伝達比可変機構およびその周辺の拡大図である。
【図４】伝達比可変機構の一部を断面で表した側面図である。
【図５】入力部材および内輪の要部の分解斜視図である。
【図６Ａ】入力部材の第１の動力伝達面の概略図である
【図６Ｂ】内輪の第１の動力伝達面の概略図である。
【図７】第１の動力伝達面の第１の領域の第１の凸部と第１の凹部との噛み合いを示す概略側面図である。
【図８】互いに噛み合う第１の凸部と第１の凹部の断面図である。
【図９】出力部材および内輪の要部の分解斜視図である。
【図１０Ａ】出力部材の第２の動力伝達面の概略図である。
【図１０Ｂ】内輪の第２の動力伝達面の概略図である。
【図１１】第２の動力伝達面の第１の領域の第１の凸部と第１の凹部との噛み合いを示す概略側面図である。
【図１２】本発明の別の実施の形態において、第１の動力伝達面の第１の領域の第１の凸部と第１の凹部との噛み合いを示す概略側面図である。
【図１３】本発明のさらに別の実施の形態において、入力部材および内輪の要部の分解斜視図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施の形態において、入力部材および内輪の要部の分解斜視図である。
【図１５】本発明のさらに別の実施の形態において、入力部材および内輪の要部の分解斜視図である。
【図１６】図１３から図１５の実施の形態の何れかと組み合わされる操舵補助制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０１】
１…車両用操舵装置、２…操舵部材、４Ｌ，４Ｒ…転舵輪、５…伝達比可変機構、１０…転舵機構、１１…第１のシャフト（第１の軸）、１２…第２のシャフト（第２の軸）、１９…操舵補助力付与機構、２０…入力部材、２２…出力部材、２３…伝達比可変機構用モータ、２５…操舵補助用モータ、６５１，６５１０，６５１Ａ…（第１の領域の）第１の凸部（嵌合可能部）、６５２，６５２０…（第２の領域の）第１の凸部（嵌合可能部）、６６１，６６１０，６６１Ａ…（第１の領域の）第１の凹部（嵌合可能部）、６６２…（第２の領域の）第１の凹部（嵌合可能部）、６８１…（第１の領域の）第２の凸部（嵌合可能部）、６８２…（第２の領域の）第２の凸部（嵌合可能部）、６９１…（第１の領域の）第２の凹部（嵌合可能部）、６９２…（第２の領域の）第２の凹部（嵌合可能部）、７０…（入力部材の）第１の動力伝達面、７１…（中間部材の）第１の動力伝達面、７２…（出力部材の）第２の動力伝達面、７３…（中間部材の）第２の動力伝達面、１３３…支持機構、２０１…入力部材本体、２０２…筒状部材、３０１，３０２…溝、３１１，３１１Ａ…（第１の領域の第１の凸部を形成する）ころ部材、３１２…（第２の領域の第１の凸部を形成する）ころ部材、３２１…（第１の領域の第２の凸部を形成する）ころ部材、３２２…（第２の領域の第２の凸部を形成する）ころ部材、３９１…内輪、３９１Ａ…内輪本体、３９１Ｂ，３９１Ｃ…高硬度部材、３９２…外輪、３９３…転動体、７００，７０１…高硬度層、８００…グリース溜まり部、Ａ…第１の軸線、Ｂ…第２の軸線、θ１…操舵角、θ２…転舵角、θ２／θ１…伝達比、Ｒ１…（第１の領域の第１の凸部を形成する）ころ部材の径、Ｒ２…（第２の領域の第１の凸部を形成する）ころ部材の径、Ｒ５…（第１の領域の第１の凹部の）径、Ｒ６…（第２の領域の第１の凹部の）径、Ｔ…操舵トルク、Ｖ…車速
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操舵角に対する車輪の転舵角の比である伝達比を変更可能な伝達比可変機構を備え、
この伝達比可変機構は、操舵部材に連結され第１の軸線の回りに回転可能な入力部材と、車輪に連結され第１の軸線の回りに回転可能な出力部材と、入力部材および出力部材の間に介在し両部材の差動回転を許容するように両部材を連結する中間部材と、を含み、
中間部材は、第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線の回りに回転可能であり、
入力部材および中間部材は、互いに嵌合可能な嵌合可能部を有する環状の第１の動力伝達面をそれぞれ含み、
出力部材および中間部材は、互いに嵌合可能な嵌合可能部を有する環状の第２の動力伝達面をそれぞれ含み、
第１の動力伝達面および第２の動力伝達面のそれぞれは、操舵角が操舵中心を含む所定の角度範囲内にあるときに互いに嵌合する第１の領域と、操舵角が上記所定の角度範囲外にあるときに互いに嵌合する第２の領域とを含み、
第１の領域にある嵌合可能部が第２の領域にある嵌合可能部よりも硬くされていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、上記第１の領域の嵌合可能部の材質および第２の領域の嵌合可能部の材質が互いに異なっていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項２において、上記第１の領域の嵌合可能部はセラミックスを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項において、上記第１の領域の嵌合可能部の嵌合力が第２の領域の嵌合可能部の嵌合力よりも大きくされていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項４において、上記第１の動力伝達面および第２の動力伝達面の少なくとも一方の嵌合可能部は、互いに嵌合する凸部および凹部を含み、
第１の領域の凸部および第１の領域の凹部の嵌合が、第２の領域の凸部および第２の領域の凹部の嵌合よりも強い嵌合となるように、第１の領域の凸部を第２の領域の凸部よりも大きくするか、または第１の領域の凹部を第２の領域の凹部よりも小さくするかの少なくとも一方とされていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項６】
請求項５において、上記凸部はころ部材により形成され、
第１の領域の凸部を形成するころ部材の径が、第２の領域の凸部を形成するころ部材の径よりも大きくされていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１】
操舵部材の操舵角に対する車輪の転舵角の比である伝達比を変更可能な伝達比可変機構を備え、
この伝達比可変機構は、操舵部材に連結され第１の軸線の回りに回転可能な入力部材と、車輪に連結され第１の軸線の回りに回転可能な出力部材と、入力部材および出力部材の間に介在し両部材の差動回転を許容するように両部材を連結する中間部材と、を含み、
中間部材は、第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線の回りに回転可能であり、
入力部材および中間部材は、互いに嵌合可能な嵌合可能部を有する環状の第１の動力伝達面をそれぞれ含み、
出力部材および中間部材は、互いに嵌合可能な嵌合可能部を有する環状の第２の動力伝達面をそれぞれ含み、
第１の動力伝達面および第２の動力伝達面のそれぞれは、操舵角が操舵中心を含む所定の角度範囲内にあるときに互いに嵌合する第１の領域と、操舵角が上記所定の角度範囲外にあるときに互いに嵌合する第２の領域とを含み、
第１の領域にある嵌合可能部が第２の領域にある嵌合可能部よりも硬くされていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、上記第１の領域の嵌合可能部の材質および第２の領域の嵌合可能部の材質が互いに異なっていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項２において、上記第１の領域の嵌合可能部はセラミックスを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項において、上記第１の領域の嵌合可能部の嵌合力が第２の領域の嵌合可能部の嵌合力よりも大きくされていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項４において、上記第１の動力伝達面および第２の動力伝達面の少なくとも一方の嵌合可能部は、互いに嵌合する凸部および凹部を含み、
第１の領域の凸部および第１の領域の凹部の嵌合が、第２の領域の凸部および第２の領域の凹部の嵌合よりも強い嵌合となるように、第１の領域の凸部を第２の領域の凸部よりも大きくするか、または第１の領域の凹部を第２の領域の凹部よりも小さくするかの少なくとも一方とされていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項６】
請求項５において、上記凸部はころ部材により形成され、
第１の領域の凸部を形成するころ部材の径が、第２の領域の凸部を形成するころ部材の径よりも大きくされていることを特徴とする車両用操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−１７９１０８（Ｐ２００９−１７９１０８Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８０６５（Ｐ２００８−１８０６５）
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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