JP4165356B2 - ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングハンドルの操舵角に対するタイヤ切れ角の比を可変制御するためのアクチュエータがステアリングシャフト上に配置されているステアリング装置に関する。

従来から、ステアリングハンドルの操舵角に対する転舵輪の転舵角の比（ステアリングギアレシオ）を可変制御するステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このステアリング装置においては、ステアリングハンドルと転舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に、ステアリングギアレシオを可変するためのアクチュエータが設けられている。このアクチュエータは、減速機構と、モータとにより構成されている。この種のステアリング装置においては、アクチュエータは、そのモータの回転軸がステアリングシャフトに同軸となる関係でステアリングシャフト上に配置されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−３４８９４号公報 特開平１０−３２４２６１号公報

ところで、アクチュエータがステアリングシャフト上に配置されている構成において、アクチュエータの搭載位置がダッシュパネルより車室側に設定される場合、アクチュエータは、ダッシュパネルのダッシュホールを貫通するステアリングシャフト上の車室側に位置することになる。この場合、車両衝突過程においてダッシュホールがアクチュエータ本体に引っ掛かり、ステアリングシャフトに横力が作用し、これにより、ステアリングシャフトの収縮機構の収縮動作が阻害されうるという、問題点がある。

そこで、本発明は、ステアリングシャフトの収縮動作が阻害され難いステアリング装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、ダッシュパネルに形成された貫通穴を通って、ステアリングホイールとステアリングギアボックスとを接続し、軸方向に沿って収縮可能な部分を有するステアリングシャフトと、ダッシュパネルの貫通穴よりもステアリングホイール側のステアリングシャフトに設けられる略円筒形のアクチュエータとを備えるステアリング装置において、
アクチュエータの外周面が、ステアリングホイール側に向かうにつれて大きな径となる傾斜面を含み、ステアリングホイール側に向かう方向で該傾斜面の前後に、ステアリングホイール側に向かう方向に視て径方向で拡大する段差が存在しないことを特徴とする、ステアリング装置が提供される。

また、本発明のその他の局面によれば、ダッシュパネルに形成された貫通穴を通って、ステアリングホイールとステアリングギアボックスとを接続し、軸方向に沿って収縮可能な部分を有するステアリングシャフトと、ダッシュパネルの貫通穴よりもステアリングホイール側のステアリングシャフトに設けられ、ステアリングシャフトに略同軸になるように設けられる略円筒形のアクチュエータとを備えるステアリング装置において、
アクチュエータとステアリングシャフトとの間の径方向の段差を滑らかに無くす傾斜面を有し、ステアリングホイール側に向かう方向で該傾斜面の前後に、ステアリングホイール側に向かう方向に視て径方向で拡大する段差が存在しないことを特徴とする、ステアリング装置が提供される。

本局面において、この傾斜面は、例えばアクチュエータの蓋部材の外周面により画成されてよい。尚、蓋部材は、アクチュエータのハウジングの下端（ダッシュパネル側端部）に設けられ、ハウジングの下端の開口を覆う機能を有する。効果的には、アクチュエータのハウジングの外周面にも、ステアリングホイール側に向かうにつれて大きな径となる傾斜面が形成される。

本発明によれば、ステアリングシャフトの収縮動作が阻害され難いステアリング装置を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明によるステアリング装置１０の一実施例を示す図であり、車幅方向に見たステアリング装置１０の部分的な断面図である。ステアリング装置１０は、運転者が操作するステアリングホイール（図示せず）を含むステアリングコラム１２を備える。ステアリングコラム１２は、ステアリングホイールの回転軸となるメインシャフト１４を備える。メインシャフト１４は、中間シャフト（インターミディエイトシャフト）１６に接続される。中間シャフト１６は、ステアリングギアボックス（パワーステアリングギアハウジング）（図示せず）に接続される。

メインシャフト１４及び中間シャフト１６は、軸方向の入力を吸収するための収縮機構（図示せず）をそれぞれ有する。収縮機構は、主に、衝突時の入力により収縮し、ステアリングコラム１２及びステアリングホイールが車室側に押し出されるのを防止する役割、及び／又は、ステアリングコラム１２及びステアリングホイールをドライバーから離れる方向に移動させる役割を果たす。収縮機構は、スプライン・セレーションによる結合構造を含む如何なる機構・構造・材料により実現されてもよい。一実施例として、メインシャフト１４及び中間シャフト１６には、ばねが圧入されてよい。この場合、衝突時にステアリングギアボックスからの入力によりばねが変形し、ステアリングコラム１２及びステアリングホイールが車室側に押し出されるのが防止される。或いは、メインシャフト１４には、スナップリングによる結合部が設定されてよく、この場合、衝突時の入力によりスナップリングが外れ、メインシャフト１４が収縮する。また、メインシャフト１４は、この収縮機構の収縮時に変形して衝突エネルギを吸収するエネルギ吸収プレートを有してもよい。

ステアリング装置１０は、ＶＧＲＳアクチュエータ３０（ＶＧＲＳ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅａｒ Ｒａｔｉｏ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ（可変ギヤレシオステアリング））を更に備える。ＶＧＲＳアクチュエータ３０は、中間シャフト１６に設定され、そのモータシャフトが中間シャフト１６と略同軸になるように設けられる。ＶＧＲＳアクチュエータ３０は、例えば車速に応じて、ステアリングホイールの操舵角に対するタイヤの切れ角の比（ギヤレシオ）を可変する機能を有する。

尚、本発明は、特にギヤレシオ可変機能に関するＶＧＲＳアクチュエータ３０の機構を特定するものでなく、ＶＧＲＳアクチュエータ３０は、如何なる機構によりギヤレシオ可変機能を実現してもよい。例えば、本実施例のＶＧＲＳアクチュエータ３０は、図１に示すように、減速機構４０、モータ３４（ＤＣブラシレスモータ）、及び、スパイラルケーブル３６を含む。また、ＶＧＲＳアクチュエータ３０は、その構成部材を収容するハウジング５０を有する。ハウジング５０には、ステアリングホイールの回転が伝達される。ハウジング５０は、金属製の強度部材であり、モータ３４のケース３４ａ及びステータギア３８を固定している。ハウジング５０は、ステータギア３８と噛合するドリブンギア４２を介して中間シャフト１６に連結されている。減速機構４０は、ドリブンギア４２と、ステータギア３８と、波動発生装置４６と、波動発生装置４６の外輪に設けられ、ステータギア３８の内側のギアに噛合するフレキシブルギア４８とから構成される。モータ３４が回転すると波動発生装置４６のカムが回転して、フレキシブルギア４８が回転される。この際、フレキシブルギア４８は、ステータギア３８内を回転しながら、同軸上のドリブンギア４２を回転させる。この作動により、ステアリングホイールの操舵角は、モータ３４の回転角が付加されて中間シャフト１６（及びステアリングギアボックス）へと伝達される。

次に、本実施例のＶＧＲＳアクチュエータ３０の特徴的な構成について説明する。本実施例のＶＧＲＳアクチュエータ３０は、図１に示すように、車室とエンジンルームとを区画するダッシュパネル７０より車室側に設けられる。ダッシュパネル７０には、中間シャフト１６が挿通される貫通穴７２が形成されている。貫通穴７２には、中間シャフト１６との隙間を塞ぐためのカバー７４が設けられる。

ＶＧＲＳアクチュエータ３０のハウジング５０は、上部ハウジング５２と、下部ハウジング５４とから構成される。尚、ここで、用語“上”及び“下”について、図１に矢印で示すように、ステアリングシャフトに沿って車室側を“上”とし、エンジンルーム側を“下”としている。下部ハウジング５４は、モータ３４のケース３４ａと略同一の内径を有する略円筒形部材である。上部ハウジング５２の下縁は、下部ハウジング５４の上側の外周面上にカシメ固定される。上部ハウジング５２は、下部ハウジング５４の内径よりも（モータケース３４ａのフランジ３４ｂの分だけ）大きい内径を有する略円筒形部材である。下部ハウジング５４の外周面には、下部ハウジング５４の内径と上部ハウジング５２の内径との差を吸収するための傾斜面５５が形成されている。即ち、下部ハウジング５４の外径は、ステアリングシャフトに沿って下から上に向かう方向で、下縁から遷移点Ｘまで略一定に設定され、遷移点Ｘから下部ハウジング５４とのカシメ部Ｙまで徐々に大きくなっている。つまり、下部ハウジング５４の外形には、エンジンルーム側に向かって狭くなるテーパが付けられている。尚、傾斜面５５の斜度は、好ましくは、可能な限り小さく設定される。従って、傾斜面５５は、下部ハウジング５４の下縁からカシメ部Ｙまでの範囲で設定されてもよい。

下部ハウジング５４の下端部には、下部ハウジング５４と中間シャフト１６との間の隙間（下部ハウジング５４の下端部の開口）を塞ぐ蓋部材５８が設けられる。蓋部材５８は、例えば下部ハウジング５４の内周面に形成された螺子により締結される。中間シャフト１６の外形に沿った中空内部（挿通穴）を有する切頭円錐形の部材である、蓋部材５８の外周面５８ａの下縁の径は、中間シャフト１６の外径に略一致し、外周面５８ａの上縁の径は、下部ハウジング５４の下縁の外径に略一致している。即ち、蓋部材５８の径は、下縁から上縁に向かって徐々に大きくなっている。つまり、蓋部材５８の外形にも、上述の下部ハウジング５４と同様、エンジンルーム側に向かって狭くなるテーパが付けられている。尚、蓋部材５８の外周面５８ａの斜度は、好ましくは、可能な限り小さく設定される。

尚、図１に示す実施例では、蓋部材５８と中間シャフト１６との間には、例えばゴム製のシールリング５８ｂが設けられており、また、ＶＧＲＳアクチュエータ３０の略全体が、周方向でゴムブーツ５９により囲繞されている。

上述のように、本実施例では、中間シャフト１６の外形からＶＧＲＳアクチュエータ３０の外形への遷移は、蓋部材５８の外周面５８ａにより滑らかに実現され、ＶＧＲＳアクチュエータ３０の外形に生じうる段差についても、傾斜面５５により滑らかに吸収されている。つまり、ＶＧＲＳアクチュエータ３０の全体の外形は、エンジンルーム側から車室側に向かって傾斜面（傾斜面５５及び蓋部材５８の外周面５８ａ）により滑らかに連続している。

次に、上述のＶＧＲＳアクチュエータ３０の特徴的な外形により得られる一作用について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、本実施例による外形を有するＶＧＲＳアクチュエータ３０を模式的に示した図であり、図２（Ａ）は、衝突前のＶＧＲＳアクチュエータ３０とダッシュパネル７０（及びその貫通穴７２）との関係を示し、図２（Ｂ）は、衝突過程（特に、一次衝突後）における同関係を示す。また、図３は、本実施例とは対照的な段差を有するＶＧＲＳアクチュエータ１３０を模式的に示した図であり、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に対応する。

一般に、車両の衝突が開始すると、エンジンルームが変形し始め、エンジンルームが略潰れ切った時点で、車両の減速度が最初のピーク値（この衝突段階を、「１次衝突」と称する）に達する。この１次衝突時には、ＶＧＲＳアクチュエータ３０は、中間シャフト１６の収縮・移動に伴い、車両前方側が下を向くような状態となる（図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）参照）。一方、エンジンルームの変形が終了すると、ダッシュパネル７０が車室側に後退し始める。これと同時に、エンジンルームの変形の終了により車両全体の前方への移動量が減少して、乗員がその慣性力により前方に移動していき、特にドライバーがステアリングホイールに（エアバックを介して）衝突する（この衝突段階を、「２次衝突」と称する）。この際には、メインシャフト１４が収縮し、乗員とステアリングホイールとの間の衝撃力が低減される。

しかしながら、この１次衝突時後の車両変形過程では、ダッシュパネル７０は、ＶＧＲＳアクチュエータ３０との位置関係がずれた状態で車室側に後退するので、ダッシュパネル７０の貫通穴７２が、ＶＧＲＳアクチュエータ３０と干渉・接触する場合がある。この際、図３（Ｂ）に示すように、ＶＧＲＳアクチュエータ１３０の外形に段差が有ると、ダッシュパネル７０の貫通穴７２が当該段差に引っ掛かり、ＶＧＲＳアクチュエータ１３０（即ち、ステアリングシャフト全体）に横力が作用するので、ステアリングシャフト全体が意図しない方向に変位し、その後のメインシャフト１４の意図した収縮動作（収縮ストローク）が阻害されるという、不都合が生じうる。

これに対して、本実施例によれば、上述の如くＶＧＲＳアクチュエータ１３０の外形に段差が実質的に無いので、ダッシュパネル７０の貫通穴７２がＶＧＲＳアクチュエータ３０と干渉・接触する場合でも、その後のダッシュパネル７０の後退によってステアリングシャフト全体への横力が増大されることは実質的になく、メインシャフト１４の意図した収縮動作（収縮ストローク）が確保される。即ち、本実施例によれば、ダッシュパネル７０の後退時に貫通穴７２がＶＧＲＳアクチュエータ３０に引っ掛かることなくＶＧＲＳアクチュエータ３０上を移動できるので、横力の作用に起因したメインシャフト１４の収縮ストロークの減少を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、ＶＧＲＳアクチュエータ３０と中間シャフト１６との連続部がダッシュパネル７０より車室側に位置することから、蓋部材５８の外周面５８ａに傾斜を設定することとしたが、ＶＧＲＳアクチュエータ３０と中間シャフト１６との連続部がダッシュパネル７０よりエンジンルーム側にある場合、即ちＶＧＲＳアクチュエータ３０の一部が、ダッシュパネル７０よりエンジンルーム側に延在している場合、エンジンルーム側の部位について上述の傾斜面を無くすこと（段差を残すこと）も可能である。

また、上部ハウジング５２は、下部ハウジング５４の上端部に設けられる蓋のような部材であってもよい。尚、この場合、上部ハウジング５２は、下部ハウジング５４を挟んで蓋部材５８と対向する。この場合、上述の実施例と同様の観点から、上部ハウジング５２と下部ハウジング５４との結合部に生じる段差が傾斜面により滑らかに吸収されてよい。

また、上述の実施例において、蓋部材５８の外周面５８ａや傾斜面５５は、必ずしも平面である必要はなく、例えば、蓋部材５８の外周面５８ａや傾斜面５５の縁部には、角を丸くするためのアールが付けられてもよく、また、外周面５８ａと下部ハウジング５４の下縁部が湾曲面で連続してもよい。

本発明によるステアリング装置の一実施例を示す図である。 図２（Ａ）は、本実施例による衝突前のＶＧＲＳアクチュエータ３０とダッシュパネル７０の貫通穴７２との関係を示し、図２（Ｂ）は、衝突過程における同関係を示す。 図３（Ａ）は、比較例による衝突前のＶＧＲＳアクチュエータ３０とダッシュパネル７０の貫通穴７２との関係を示し、図３（Ｂ）は、衝突過程における同関係を示す。

符号の説明

１０ ステアリング装置
１２ ステアリングコラム
１４ メインシャフト
１６ 中間シャフト
３０ ＶＧＲＳアクチュエータ
５０ ハウジング
５５ 傾斜面
５８ 蓋部材
５８ａ 外周面
７０ ダッシュパネル
７２ 貫通穴

Claims (3)

1. ダッシュパネルに形成された貫通穴を通って、ステアリングホイールとステアリングギアボックスとを接続し、軸方向に沿って収縮可能な部分を有するステアリングシャフトと、ダッシュパネルの貫通穴よりもステアリングホイール側のステアリングシャフトに設けられる略円筒形のアクチュエータとを備えるステアリング装置において、
   アクチュエータの外周面が、ステアリングホイール側に向かうにつれて大きな径となる傾斜面を含み、ステアリングホイール側に向かう方向で該傾斜面の前後に、ステアリングホイール側に向かう方向に視て径方向で拡大する段差が存在しないことを特徴とする、ステアリング装置。
2. ダッシュパネルに形成された貫通穴を通って、ステアリングホイールとステアリングギアボックスとを接続し、軸方向に沿って収縮可能な部分を有するステアリングシャフトと、ダッシュパネルの貫通穴よりもステアリングホイール側のステアリングシャフトに設けられ、ステアリングシャフトに略同軸になるように設けられる略円筒形のアクチュエータとを備えるステアリング装置において、
   アクチュエータとステアリングシャフトとの間の径方向の段差を滑らかに無くす傾斜面を有し、ステアリングホイール側に向かう方向で該傾斜面の前後に、ステアリングホイール側に向かう方向に視て径方向で拡大する段差が存在しないことを特徴とする、ステアリング装置。
3. アクチュエータのハウジングの外周面に、ステアリングホイール側に向かうにつれて大きな径となる傾斜面が形成されている、請求項２記載のステアリング装置。