JP4534965B2 - ステアリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングシステム、特に駐車時などにステアリングホイールの回転を規制するステアリングのロック機構の改良に関する。

従来、車両の盗難を防止するために、ステアリングロック機構が広く用いられている。このステアリングロック機構は、一般にロック片を備え、このロック片をステアリングシャフトに係脱させることによりステアリングホイールの回転を規制している。たとえばイグニッションキーをオフ位置に回転させると、ロック片が機械的にまたは電気的に作動されてステアリングシャフトに形成された溝と係合してステアリングシャフトの回転、すなわちステアリングホイールを回転を不能にする。また、ステアリングシャフトに沿う方向に移動するロック部材を有するステアリンロック機構の提案もある。たとえば、特許文献１に開示されたステアリングロック機構は、コラムカバーの内部にロック部材を配置している。このロック部材は、カム機構や電磁ソレノイドを用いた機構などによりステアリングシャフトの軸方向に移動し、ステアリングホイールのステアリングボスとコラムカバーを連結してステアリングホイールが回転することを防止している。
実開昭６３−１９４５４号公報

しかし、従来のステアリングロック機構は、コラムカバー内のステアリングコラムに配置されている。そして、ロック機構のロック部材を駆動する駆動源としては、たとえば電磁ソレノイドやモータを用いたり、特許文献１のようにカム機構を用いる。ところで、ステアリングコラムは、万が一車両衝突が発生した場合に衝撃吸収を行う構造を有している。たとえば、衝撃発生時にステアリングコラムが所定のストロークで縮むことにより運転者側にステアリングコラムなどが突出することを軽減したり、運転者がステアリングホイールに衝突したときにステアリングコラムが待避するようにして運転者へのダメージを軽減している。このようなステアリングコラムにロック機構を配置する場合、必要とされるステアリングコラムのスライドストロークを確保して衝撃吸収効果を得るためには、ロック機構の配置スペース分だけステアリングコラムをステアリングシャフトの軸方向に延ばさなければならなかった。このステアリングコラムの延長化に対応するために、車両サイズの大型化や、居住スペースの削減などを招いていた。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来のステアリングコラムの機能を維持しつつ、ステアリングコラムの短縮化が可能なステアリングロック機構を有するステアリングシステムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のステアリングシステムでは、車両を操舵するために回転操作するステアリングホイールと、前記ステアリングホイールを先端に固着し、当該ステアリングホイールの回転力を伝達するステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトの外周に形成されて共に回転する内筒を回転自在に収納すると共に、前記車両の固定部分に固着される外筒と、前記ステアリングホイールに内蔵され、前記外筒と係合して当該ステアリングホイールの回転を規制する進退可能なロック片を含むロック手段と、を含むことを特徴とする。

この態様におれば、進退自在なロック片を含むロック手段が、ステアリングホイールに内蔵されるので、ステアリングコラムにおいて、ロック手段が配置されていたスペースが不要になる。その結果、たとえば、従来の衝撃吸収機能を維持したまま、ステアリングコラムの短縮化ができる。

また、上記態様において、前記外筒は、前記ステアリングホイールの内部まで延設され、前記ロック手段は、前記ステアリングホイールの内部で、前記ロック片と前記外筒の係合を実施するようにしてもよい。この場合、ロック片と外筒との係合は、ステアリングホイール内部で行われるので、その係合部が外部から見えにくくなり、ロック状態の不正解除が困難になりロック状態の安全性が向上できる。

また、上記態様において、前記ロック片は、前記ステアリングホイールの直径方向に進退するようにしてもよい。この態様によれば、外筒をステアリングシャフトの軸方向に延設し、その側面にロック片との係合部を形成するのみでロック状態を達成できる。その結果、構成部品やロック構造のシンプル化が可能になる。

また、上記態様において、前記外筒は、前記ロック片と係合する係合溝を有してもよい。ここで係合溝は、ロック片と係合し、ステアリングホイールの回転を阻止できる形状であれば任意であり、たとえば、角溝や楕円溝の他、単純な円形状でもよい。この態様によれば、外筒の側面を切り欠いて係合溝を形成するのみで、ロック片との係合を強固に実現できる。その結果、部品点数の増加を抑制しつつ、ロック構造の小型化ができる。

本発明のステアリングシステムによれば、従来の機能を維持したまま、ステアリングコラムの短縮化ができる。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。

本実施形態のステアリングシステムは、ステアリングホイール内部に進退自在なロック片を含むロック手段を内蔵している。ロック片は、ステアリングコラムの外筒に対して進退動作する。そして、ロック片の進出時に外筒と係合して、ステアリングホイールの回転を規制する。

図１は、本実施形態のステアリングシステム１０を説明する図であり、主としてステアリングホイール１２の回転を規制するロック手段としてのステアリングロック機構の構成を説明する説明図である。

ステアリングシステム１０は、ステアリングホイール１２、ステアリングシャフト１４、ステアリングコラム１６、図示しないユニバーサルジョイントを含んで構成されている。ステアリングホイール１２は、円環状のリム、ステアリングシャフト１４に差し込むハブ、リムとハブを接続するスポークで構成されている。また、ステアリングホイール１２はホーンスイッチが配置されている。また、エアバック装置やオーディオ類などのスイッチを備える場合もある。ステアリングホイール１２はステアリングシャフト１４の一端側でテーパセレーションで勘合しナット１４ａで固定されている。その結果、ステアリングホイール１２とステアリングシャフト１４とが同時に回転するように構成されている。また、ステアリングシャフト１４の他端側には、ユニバーサルジョイントが設けられ、ステアリングギアボックス側と接続されている。

ステアリングコラム１６は、アウターチューブ（外筒）１８、インナーチューブ（内筒）２０を含み、アウターチューブ１８とインナーチューブ２０でステアリングシャフト１４を支える役目をしている。インナーチューブ２０は内部に収納したステアリングシャフト１４と共に回転する。アウターチューブ１８は、ステアリングシャフト１４と一体に回転するインナーチューブ２０を回転自在に収納すると共にブラケット２４を介して車両のフレームなどに固定されている。また、ステアリングコラム１６のステアリングホイール１２の固定側は、コラムカバー２２に覆われている。コラムカバー２２には、イグニッションキースイッチなど各種スイッチ類が配置されている。

また、詳細な図解は省略するが、ステアリングシステム１０には、衝撃吸収構造が設けられている。衝撃吸収構造は、たとえば衝突事故などの場合に、運転者の負傷を軽減させる目的で、衝突時の車体破損（第１次衝撃）時に、ステアリングシステム１０が運転者側に飛び出し運転者にダメージを与えることを防止する。また、運転者が衝突時の慣性によりステアリングホイール１２に衝突（第２次衝撃）したときのダメージを緩和する機能を有する。衝撃エネルギーの吸収は、ステアリングシャフト１４またはステアリングコラム１６を軸方向に圧縮変形させることにより行う。この圧縮変形を可能にするためにステアリングシャフト１４は２分割されているが、セレーションなどにより結合され、樹脂ピンなどにより固定されて、定常時には、ステアリングホイール１２の回転トルクを良好に伝達できるようになっている。第１次衝撃が発生した場合、樹脂ピンが破壊され、ステアリングシャフト１４が軸方向に縮み、ステアリングシステム１０全体が車両後方に飛び出すことを緩和している。

また、ステアリングコラム１６で衝撃を吸収を行う場合、アウターチューブ１８とインナーチューブ２０を相互にスライドさせて縮めることにより衝撃エネルギーの吸収を行う。たとえば、アウターチューブ１８とインナーチューブ２０の間には、樹脂製のゲージで保持された金属ボールが圧入されている。衝撃時にステアリングコラム１６が圧縮力を受けると金属ボールがチューブに溝を造りながら移動し、アウターチューブ１８とインナーチューブ２０を相互に縮める。このとき生じる抵抗力により衝撃エネルギの吸収を行う。なお、ステアリングコラム１６には、上述の衝撃吸収構造が設けられる他、チルト機構やテレスコピック機構などが配置される。

上述のように構成されるステアリングシステム１０には、車両の盗難を防止する装置として、ステアリングロック機構が備えられている。本実施形態の場合、上述の衝撃吸収構造の動作時のアウターチューブ１８とインナーチューブ２０のスライド代の確保を行いつつ、ステアリングコラム１６の短縮を行うため、ステアリングロック機構を構成するロック手段をステアリングホイール１２の内部に配置している。ロック手段は、進退自在なロック片２６と、このロック片２６を進退移動させるモータ２８で構成することができる。

図２は、ステアリングロック機構を中心とする拡大図である。進退移動するロック片２６は、コラムカバー２２の内部に進出可能であり、コラムカバー２２の内部でステアリングコラム１６を構成すると共に、車両のフレームに固定されたアウターチューブ１８と係合することにより、ステアリングホイール１２の回転を規制する。図２に示すように、アウターチューブ１８はコラムカバー２２内部まで延設され、その先端部にはアウターチューブ１８の軸方向に対して略直交する面を有するロックプレート３０が固定されている。ロックプレート３０には、係合溝３０ａが形成され、進出してきたロック片２６を受け入れるようになっている。係合溝３０ａは、ロック片２６の形状に応じた形状とすることが可能で、たとえば、単純な円形孔とすることができるが、角溝や楕円溝などでもよい。アウターチューブ１８は、たとえば鉄材で構成され、ロック片２６が係合溝３０ａに挿入された場合、ステアリングホイール１２の回転を確実かつ安定的に規制できるようになっている。

モータ２８は、たとえば、イグニッションキーがキーシリンダから抜き取られたことに基づき通電され、ロック片２６をコラムカバー２２内部に前進させて、ロック片２６と係合溝３０ａとの係合を実現し、ステアリングホイール１２の回転をロックする。また、イグニッションキーがキーシリンダに挿入または挿入されＯＮされたことに基づき通電され、ロック片２６をコラムカバー２２内部から退避させて、ロック片２６と係合溝３０ａとの係合を解除する。なお、モータ２８に対する通電は、ロック片２６の進退動作時のみで、進出または退避が完了した後は、機械的なブレーキ手段により進退位置を維持し、電力消費を抑制することが好ましい。

このように、ステアリングロック機構を構成する部品の中で大きな配置スペースを必要とするモータ２８をステアリングホイール１２内部に配置することにより、衝撃吸収構造を十分に機能させるステアリングコラム１６のスライド代を確保しつつ、従来モータを配置していたステアリングコラム１６上のスペースを削減することが可能になり、ステアリングコラム１６の短縮化ができる。ステアリングコラム１６の従来の機能を維持しつつ短縮化が行える場合、車両の小型化や車室スペースの拡大も可能となる。また、逆の発想としてステアリングコラム１６の短縮を行わない場合には、ステアリングコラム１６のスライド代をさらに拡大することが可能になり、衝撃吸収性能をさらに向上することができる。また、ステアリングコラム１６の短縮を行わない場合、他の機構を配置することも可能となり、スペースを有効利用することもできる。なお、従来のように、ステアリングコラム１６にモータなどを含むステアリングロック機構を配置する場合、車両衝突発生時にステアリングロック機構が運転者の膝などに接触することを防止する構造を設ける必要がある。しかし、本実施形態の場合、ステアリングロック機構のモータ２８はステアリングホイール１２内部に収納されるので、上述したような膝当たり対策が不要になり、部品点数の削減やステアリングコラム１６周辺のスペース拡大を容易に行うことができる。

図３は、ステアリングロック機構の他の構成を説明する図であり、図２と同様にステアリングロック機構を中心とした拡大図である。図３の場合もロック手段は、進退自在なロック片２６と、このロック片２６を進退移動させるモータ２８で構成されている。図２の場合、ロック片２６とアウターチューブ１８の係合は、コラムカバー２２の内部で実施していたが、図３の構成の場合、ロック片２６とアウターチューブ１８の係合をステアリングホイール１２内部で実施している。そのため、アウターチューブ１８がステアリングホイール１２の内部まで延設されている。また、ロック片２６の進退方向がステアリングホイール１２の半径方向に向いている。

アウターチューブ１８とロック片２６との係合をステアリングホイール１２の内部で実施することにより、ロック片２６や係合溝３０ａが外部から見えにくくなり、たとえば、モータ２８の駆動によらず、不正にロック片２６の抜き取りを行う不正行為を防止することができる。なお、図２の構成の場合、固定体であるコラムカバー２２と回転体であるステアリングホイール１２との間には隙間が必要である。この隙間を跨いでロック片２６の進退が行われる。そのため、この隙間から進退動作するロック片２６が見える。そのため上述のような不正行為が可能になる場合がある。そこで、図２のようにロック片２６と、アウターチューブ１８の係合をコラムカバー２２側で実施する場合、ステアリングホイール１２とコラムカバー２２との間に形成される隙間を覆うように、ステアリングホイール１２、またはコラムカバー２２からカバーを突出させることが望ましい。

また、図３の例の場合、ステアリングホイール１２の内部まで延設されたアウターチューブ１８の側面に形成された係合溝３０ａにロック片２６が進入する構成なので、図２の例のようにロックプレート３０を形成する必要がなく、アウターチューブ１８の製造コストが低減できる。なお、図３の場合、アウターチューブ１８は先端側が拡径しているが、アンロック時に行われるステアリングホイール１２の回転を阻害しなければ、アウターチューブ１８の直径は一定でもよい。

なお、図３のように、ロック片２６とアウターチューブ１８の係合をステアリングホイール１２内部で実施する場合でも、ロック片２６の進退方向を図２と同様に、アウターチューブ１８の軸方向にすることができる。この場合、ステアリングホイール１２の内部に延設されたアウターチューブ１８の先端部に図２と同様のロックプレート３０を形成すればよい。

ところで、一般的なステアリングホイール１２は、図４に示すように、円環状のリム３２と、ステアリングシャフト１４に差し込まれるハブ３４と、リム３２とハブ３４を接続するスポーク３６で構成されている。この場合、スポーク３６は、主に直進走行中に速度計などのコンビネーションメータの視認性を確保するために、上方が大きく切り欠かれた「Ｔ」字形状をしている場合が多い。この場合、スポーク３６の重心がリム３２の中心からずれるため、回転操作時に偏心による違和感を感じることがある。そのため、たとえばリム３２上でスポーク３６の存在しない側にウエイト３８を配置し、ステアリングホイール１２全体の重心をほぼ中央に移動させてして偏心による違和感を抑制していた。それに対し、本実施形態の場合、モータ２８をステアリングホイール１２内に配置するので、当該モータ２８をウエイトとして機能させて、「Ｔ」字形状のスポーク３６を用いる場合の重心調整に利用することができる。その結果、ウエイト３８を排除でき、部品点数の削減に寄与できる。

また、従来のように、ステアリングコラム１６にステアリングロック機構を配置する場合、ステアリングコラム１６の形態により専用のステアリングロック機構を準備する必要があった。それに対し、本実施形態のようにステアリングロック機構をステアリングホイール１２に内蔵することにより、ステアリングコラム１６の形態に拘わらず、ステアリングロック機構をステアリングコラム１６に対して適用できる。つまり、ステアリングロック機構の部品共通化が可能となり、部品標準化にも寄与できる。

上述したステアリングシステム１０においては、ロック片２６の駆動源としてモータ２８を用いる例を説明したが、ロック片２６の駆動源は、任意であり、カム機構や電磁ソレノイド、その他の駆動源を用いた機構としてもよく、同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態で示すステアリングシステム１０の構成は一例である。つまり、ロック手段がステアリングホイール１２に内蔵され、進退するロック片２６がアウターチューブ１８と係合し、ステアリングホイール１２の回転を規制する構成であれば、他の構成は任意に変更可能であり、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態に係るステアリングシステムのステアリングロック機構の構成を説明する説明図である。 本実施形態に係るステアリングシステムのステアリングロック機構を中心とする拡大図である。 本実施形態に係るステアリングシステムの他のステアリングロック機構を中心とする拡大図である。 本実施形態に係るステアリングシステムのステアリングホイールのバランス状態を説明する説明図である。

符号の説明

１０ ステアリングシステム、 １２ ステアリングホイール、 １４ ステアリングシャフト、 １６ ステアリングコラム、 １８ アウターチューブ、 ２０ インナーチューブ、 ２２ コラムカバー、 ２４ ブラケット、 ２６ ロック片、 ２８ モータ、 ３０ ロックプレート、 ３０ａ 係合溝、 ３２ リム、 ３４ ハブ、 ３６ スポーク。

Claims (4)

1. 車両を操舵するために回転操作するステアリングホイールと、
   前記ステアリングホイールを先端に固着し、当該ステアリングホイールの回転力を伝達するステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトの外周に形成されて共に回転する内筒を回転自在に収納すると共に、前記車両の固定部分に固着される外筒と、
   前記ステアリングホイールに内蔵され、前記外筒と係合して当該ステアリングホイールの回転を規制する進退可能なロック片を含むロック手段と、
   を含むことを特徴とするステアリングシステム。
2. 前記外筒は、前記ステアリングホイールの内部まで延設され、前記ロック手段は、前記ステアリングホイールの内部で、前記ロック片と前記外筒の係合を実施することを特徴とする請求項１に記載のステアリングシステム。
3. 前記ロック片は、前記ステアリングホイールの直径方向に進退することを特徴とする請求項２記載のステアリングシステム。
4. 前記外筒は、前記ロック片と係合する係合溝を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステアリングシステム。

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