(57)【要約】【課題】減速機構を介して操舵部モータの回転を伝達する操舵部アクチュエータに適した規制機構を備えるステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール２が連結されるアッパシャフト５１、アッパシャフト５１に連結されるロアシャフト５２、ロアシャフト５２に連結される入力軸５４、及びロアシャフト５２にトーションバー５６を介して連結されるとともに操舵部モータ２１の回転を減速してステアリングシャフト１１に伝達する減速機構のウォームホイール２５が連結される出力軸５５を備える。ステアリングホイール２の操舵角が閾値角度を超えないように機械的に規制する規制機構１４は、ロアシャフト５２に一体回転可能に設けられ、径方向外側に突出した突部５８と、センサハウジング７２に設けられ、ステアリングコラム１２内において突部５８が係止可能な係止部７９とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部と、前記操舵部に入力される操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達系が分離可能な構造を有するステアリング装置において、
前記操舵部は、
ステアリングホイールが連結されるステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトを回転可能に収容するステアリングコラムと、
操舵に抗する力である操舵反力を前記ステアリングホイールに付与可能な操舵部アクチュエータと、
前記ステアリングホイールの操舵角が閾値角度を超えないように機械的に規制する規制機構とを備え、
前記操舵部アクチュエータは、
操舵部モータの回転を減速して前記ステアリングシャフトに伝達する減速機構と、
前記ステアリングコラムの一部を構成し、前記減速機構を収容するハウジングとを備え、
前記ステアリングシャフトは、前記ステアリングホイールが連結される上流軸、及び前記上流軸にトーションバーを介して連結されるとともに前記減速機構が連結される下流軸を備え、
前記規制機構は、
前記上流軸に一体回転可能に設けられ、該上流軸の径方向外側に突出した突部と、
前記ハウジングに設けられ、前記ステアリングコラム内において前記突部を係止可能な係止部とを備えたステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリング装置において、
前記規制機構は、前記突部を有するリング部材を備え、
前記リング部材は、前記上流軸と一体回転可能に嵌合されたステアリング装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のステアリング装置において、
前記上流軸は、軸受を介して前記ハウジング内に回転可能に支持され、
前記突部は、前記軸受に対して軸方向に隣り合うように設けられたステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操舵装置の一種として、ステアリングホイールが連結される操舵部と、操舵部に入力される操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達系が分離されたステアバイワイヤ式のものがある。こうしたステアリング装置は、操舵部モータを駆動源とする操舵部アクチュエータを備えており、該操舵部アクチュエータによって操舵に抗する力である操舵反力をステアリングホイールに付与する。操舵部アクチュエータには、ステアリングホイールの操舵角が予め設定された閾値角度を超えることを機械的に規制する規制機構が設けられているものがある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９１６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１において、操舵部アクチュエータは、ステアリングホイールが連結されるステアリングシャフトと操舵部モータとが同軸上に配置される構成となっている。そして、操舵部モータのロータ内に規制機構を設けることで、ステアリング装置の小型化を達成している。
【０００５】
このように規制機構は、操舵部アクチュエータの形式に応じて最適化することが望ましい。しかし、同文献には、操舵部アクチュエータを他の形式、例えば操舵部モータの回転を減速機構を介してステアリングシャフトに伝達する形式とした場合の規制機構の構成については、開示されていない。
【０００６】
本発明の目的は、減速機構を介して操舵部モータの回転を伝達する操舵部アクチュエータに適した規制機構を備えるステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するステアリング装置は、操舵部と、前記操舵部に入力される操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達系が分離可能な構造を有するものにおいて、前記操舵部は、ステアリングホイールが連結されるステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトを回転可能に収容するステアリングコラムと、操舵に抗する力である操舵反力を前記ステアリングホイールに付与可能な操舵部アクチュエータと、前記ステアリングホイールの操舵角が閾値角度を超えないように機械的に規制する規制機構とを備え、前記操舵部アクチュエータは、操舵部モータの回転を減速して前記ステアリングシャフトに伝達する減速機構と、前記ステアリングコラムの一部を構成し、前記減速機構を収容するハウジングとを備え、前記ステアリングシャフトは、前記ステアリングホイールが連結される上流軸、及び前記上流軸にトーションバーを介して連結されるとともに前記減速機構が連結される下流軸を備え、前記規制機構は、前記上流軸に一体回転可能に設けられ、該上流軸の径方向外側に突出した突部と、前記ハウジングに設けられ、前記ステアリングコラム内において前記突部を係止可能な係止部とを備えた。
【０００８】
上記構成によれば、ステアリングシャフトと一体回転する突部がハウジングの係止部に係止されることで、ステアリングシャフト、すなわちステアリングホイールの回転が規制される。また、突部は、ステアリングコラム内において係止部に係止されるため、係止される際の打音がステアリングコラムの外部に響くことを抑制できる。
【０００９】
ここで、操舵部モータの非作動時に運転者がステアリングホイールを操作し、規制機構によりステアリングホイールの回転が規制された場合を想定する。このとき、突部及び係止部には、運転者の操舵により回転するステアリングシャフトが急停止することによる負荷（操舵負荷）、及びステアリングシャフトとともに連れ回る操舵部モータの回転が急停止することによる負荷（モータ慣性負荷）が作用する。そのため、突部及び係止部には、操舵負荷及びモータ慣性負荷に耐えることのできる強度が要求される。この点、上記構成では、突部がトーションバーを介さずにステアリングホイールに連結される上流軸に設けられているため、操舵負荷は操舵角が閾値角度となる瞬間に突部及び係止部に直接、作用する。一方、減速機構は、トーションバーを介して突部を有する上流軸に連結された下流軸に連結されている。そのため、モータ慣性負荷は、下流軸からトーションバーを介して上流軸（突部）に伝わることから、トーションバーが捩れる分だけ遅れて突部及び係止部に作用する。したがって、操舵負荷とモータ慣性負荷とは、トーションバーによって分離された二位置に、時間的にずれて作用するため、これらの負荷が同時に作用する場合に比べ、瞬間的に大きな負荷が突部及び係止部に作用することを抑制できる。これにより、突部や係止部に要求される強度を低く抑えることができ、例えばステアリング装置の重量化を抑制できる。
【００１０】
上記ステアリング装置において、前記規制機構は、前記突部を有するリング部材を備え、前記リング部材は、前記上流軸と一体回転可能に嵌合されることが好ましい。
上記構成によれば、上流軸に突部を一体形成する場合に比べ、該上流軸（ステアリングシャフト）の形状が複雑化することを抑制できる。
【００１１】
上記ステアリング装置において、前記上流軸は、軸受を介して前記ハウジング内に回転可能に支持され、前記突部は、前記軸受に対して軸方向に隣り合うように設けられることが好ましい。
【００１２】
規制機構によってステアリングイホールの回転を規制する際、ステアリングシャフトには、突部を介して軸方向と交差する方向の負荷が加わるため、同方向にステアリングシャフトが変位するおそれがある。この点、上記構成では、突部が軸受に対して隣り合うように設けられているため、該軸受が上記負荷をその作用点（突部）付近で支持することができ、ステアリングシャフトがその軸方向と交差する方向に変位することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、減速機構を介して操舵部モータの回転を伝達する操舵部アクチュエータに対して規制機構の構成を最適化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ステアリング装置の概略構成図。
【図２】（ａ）は操舵部の軸方向に沿った断面図、（ｂ）は規制機構周辺の拡大断面図。
【図３】操舵部の規制機構を通る位置での軸方向と直交する断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、ステアリング装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、ステアバイワイヤ式のステアリング装置１は、ステアリングホイール２が連結される操舵部３と、運転者による操舵部３の操舵に応じて転舵輪４を転舵させる転舵部５とを備えている。ステアリング装置１において、操舵部３と転舵部５とは機械的に切り離されており、操舵部３と転舵部５との間の動力伝達系が分離されている。このようなリンクレスの構造も、本実施形態における動力伝達系を分離可能な構造の一態様とする。
【００１６】
操舵部３は、ステアリングホイール２が固定されるステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１を回転可能に収容するステアリングコラム１２と、ステアリングシャフト１１を介してステアリングホイール２に操舵に抗する力である操舵反力を付与する操舵部アクチュエータ１３とを備えている。また、操舵部３は、ステアリングホイール２の操舵角が閾値角度を超えることを機械的に規制する規制機構１４が設けられている。なお、閾値角度は、操舵角と転舵輪の転舵角との間の比であるステアリングレシオ等に基づいて予め設定されており、例えば±１６０°程度とすることができる。
【００１７】
操舵部アクチュエータ１３は、駆動源となる操舵部モータ２１と、操舵部モータ２１の回転を減速する減速機構２２と、減速機構２２を収容するハウジング２３とを備えている。減速機構２２は、操舵部モータ２１によって回転駆動するウォーム軸２４と、ウォーム軸２４と噛合するウォームホイール２５とを備えている。なお、ハウジング２３は、後述するようにステアリングコラム１２の一部を構成する。そして、操舵部アクチュエータ１３は、操舵部モータ２１の回転を減速してステアリングシャフト１１に伝達することで、ステアリングホイール２に操舵反力を付与する。
【００１８】
転舵部５は、ピニオン軸３１と、ピニオン軸３１に連結されたラック軸３２と、ラック軸３２を往復動可能に収容するラックハウジング３３と、ピニオン軸３１及びラック軸３２からなるラックアンドピニオン機構３４とを備えている。ピニオン軸３１とラック軸３２とは、所定の交差角をもって配置されており、ラックアンドピニオン機構３４は、ピニオン軸３１に形成されたピニオン歯３１ａとラック軸３２に形成されたラック歯３２ａとを噛合することにより構成されている。ラック軸３２の両端には、ボールジョイントからなるラックエンド３５を介してタイロッド３６が連結されており、タイロッド３６の先端は、転舵輪４が組み付けられた図示しないナックルに連結されている。なお、ピニオン軸３１には、図示しない回転角センサが取着され、ラック軸３２の往復動に対して従動するピニオン軸３１の回転角を転舵角として検出する、ように構成されている。
【００１９】
また、転舵部５には、ラック軸３２に転舵輪４を転舵させる転舵力を付与する転舵部アクチュエータ４１を備えている。転舵部アクチュエータ４１は、駆動源となる転舵部モータ４２と、伝達機構４３と、変換機構４４とを備えている。そして、転舵部アクチュエータ４１は、転舵部モータ４２の回転を伝達機構４３を介して変換機構４４に伝達し、変換機構４４にてラック軸３２の往復動に変換することで転舵部５に転舵力を付与する。なお、本実施形態の伝達機構４３には、例えばベルト機構が採用され、変換機構４４には、例えばボールネジ機構が採用されている。
【００２０】
このように構成されたステアリング装置１では、運転者によるステアリング操作に応じて転舵部アクチュエータ４１からラック軸３２に転舵力が付与されることで、転舵輪４の転舵角が変更される。このとき、操舵部アクチュエータ１３からは、運転者の操舵に抗する操舵反力がステアリングホイール２に付与される。
【００２１】
次に、操舵部３の構成について詳細に説明する。なお、以下では、説明の便宜上、ステアリングホイール２が位置する側（図２中、右側）を上端側とし、ステアリングホイール２と反対側（図２中、左側）を下端側とする。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、ステアリングシャフト１１は、中空状のアッパシャフト５１と、軸状のロアシャフト５２と、ロアシャフト５２の軸方向下端部に連結された駆動シャフト５３とを備えている。アッパシャフト５１の上端部には、ステアリングホイール２が連結される。アッパシャフト５１は、ロアシャフト５２にスプライン嵌合されている。駆動シャフト５３は、ロアシャフト５２の下端部（図２中、左側端部）に連結されている。また、駆動シャフト５３は、それぞれ中空状の入力軸５４及び出力軸５５と、入力軸５４と出力軸５５とを互いに連結するトーションバー５６とを備えている。なお、入力軸５４は、ロアシャフト５２に連結され、出力軸５５には、ウォームホイール２５（減速機構２２）が連結されている。つまり、本実施形態では、アッパシャフト５１、ロアシャフト５２及び入力軸５４により上流軸が構成され、出力軸５５により下流軸が構成されている。
【００２３】
図２（ｂ）及び図３に示すように、ロアシャフト５２の下端部５２ａには、リング部材５７が嵌合されている。リング部材５７は、金属材料により構成されており、円環状に形成されている。リング部材５７には、その径方向外側に突出した直方体状の突部５８が形成されている。そして、リング部材５７は、下端部５２ａの外周に圧入されることにより、ロアシャフト５２（ステアリングシャフト１１）と一体回転可能に嵌合されている。なお、下端部５２ａにおけるリング部材５７の上端側には、車両の起動スイッチ（イグニッションスイッチやスタートスイッチ等）のオフ時に、ステアリングシャフト１１の回転を規制するためのステアリングロック装置を構成するキーリング５９が嵌合されている。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、ステアリングコラム１２は、アッパシャフト５１を回転可能に収容する円筒状のインナチューブ６１及びアウタチューブ６２と、操舵部アクチュエータ１３を構成する上記ハウジング２３とを備えている。インナチューブ６１は、軸受６３を介してアッパシャフト５１を回転可能に支持している。インナチューブ６１とアウタチューブ６２とは、通常時は軸方向への相対移動が規制された状態で嵌合しており、いわゆるテレスコ動作時にも一体的に動作するが、車両衝突等による衝撃荷重が作用した場合に軸方向に相対移動して収縮するように構成されている。
【００２５】
次に、操舵部アクチュエータ１３の構成について説明する。
ハウジング２３は、インナチューブ６１及びアウタチューブ６２を軸方向移動可能に収容するチューブハウジング７１と、チューブハウジング７１の下端部に連結されたセンサハウジング７２と、センサハウジング７２の下端側に固定されたウォームハウジング７３とを備えている。チューブハウジング７１、センサハウジング７２及びウォームハウジング７３は、金属材料により構成されている。
【００２６】
チューブハウジング７１は、略円筒状に形成されている。そして、チューブハウジング７１は、その下端部に設けられたボルト７４により、センサハウジング７２に固定されている。
【００２７】
センサハウジング７２には、軸方向に貫通した挿通孔７５が形成されている。挿通孔７５には、駆動シャフト５３が挿通されている。センサハウジング７２は、挿通孔７５における軸方向上端側の開口端に設けられた軸受７６を介して入力軸５４を回転可能に支持するとともに、挿通孔７５における軸方向下端側の開口端に設けられた軸受７７を介して出力軸５５の上端部を回転可能に支持している。なお、挿通孔７５の内周には、トーションバー５６の捩れ量に基づいて操舵トルクを検出するセンサ部７８が設けられている。
【００２８】
図２（ｂ）及び図３に示すように、挿通孔７５における軸方向上端側には、ロアシャフト５２の下端部５２ａが僅かに挿入されている。そして、センサハウジング７２の軸方向上端面における挿通孔７５の周縁部には、チューブハウジング７１内において軸方向に突出した略直方体状の係止部７９が形成されている。係止部７９の存在する軸方向範囲は、リング部材５７（突部５８）の存在する軸方向範囲と重複するように設定されている。つまり、係止部７９は、突部５８を周方向に係止可能に形成されている。また、軸受７６は、センサハウジング７２の軸方向上端部に設けられていることから、リング部材５７の突部５８は、軸受７６に対して軸方向に隣り合うようにロアシャフト５２に設けられている。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、ウォームハウジング７３は、ウォーム軸２４が収容されるウォーム軸収容部８１、及びウォーム軸収容部８１に連続して形成されるとともにウォームホイール２５が収容されるウォームホイール収容部８２を有している。なお、図２では、説明の便宜上、ウォーム軸２４の図示を省略している。ウォームホイール収容部８２は、軸方向上端側（センサハウジング７２側）が開口しており、センサハウジング７２によって覆われている。なお、センサハウジング７２は、ボルト８３によりウォームハウジング７３に締結されている。ウォームホイール収容部８２の軸方向下端部には、出力軸５５が挿通される貫通孔８４が形成されている。そして、ウォームホイール収容部８２は、貫通孔８４に設けられた軸受８５を介して出力軸５５の軸方向中央付近を回転可能に支持している。ウォームホイール２５は、出力軸５５の外周に圧入されることにより、出力軸５５と一体回転可能に連結されている。
【００３０】
このように構成された操舵部アクチュエータ１３は、操舵部モータ２１の回転を減速機構２２を介してステアリングシャフト１１に伝達することで、運転者の操舵に応じた操舵反力をステアリングホイール２に付与する。そして、ステアリングシャフト１１と一体回転するリング部材５７の回転に伴い、突部５８がセンサハウジング７２の係止部７９に係止すると、ステアリングシャフト１１、すなわちステアリングホイール２の回転が規制される。つまり、突部５８を有するリング部材５７及び係止部７９により、ステアリングホイール２の操舵角が閾値角度を超えないように機械的に規制する規制機構１４が構成されている。
【００３１】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）規制機構１４は、ロアシャフト５２の下端部５２ａに一体回転可能に設けられた突部５８と、センサハウジング７２に設けられ、ステアリングコラム１２内において突部５８を係止可能な係止部７９とを備えるため、突部５８が係止部７９に係止されることで、ステアリングシャフト１１、すなわちステアリングホイール２の回転を規制できる。また、突部５８は、ステアリングコラム１２内において係止部７９に係止されるため、係止される際の打音がステアリングコラム１２の外部に響くことを抑制できる。
【００３２】
ここで、操舵部モータ２１の非作動時に運転者がステアリングホイール２を操作し、規制機構１４によりステアリングホイール２の回転が規制された場合を想定する。このとき、突部５８及び係止部７９には、運転者の操舵により回転するステアリングシャフト１１が急停止することによる負荷（操舵負荷）、及びステアリングシャフト１１とともに連れ回る操舵部モータ２１の回転が急停止することによる負荷（モータ慣性負荷）が作用する。そのため、突部５８及び係止部７９には、操舵負荷及びモータ慣性負荷に耐えることのできる強度が要求される。この点、本実施形態では、突部５８がトーションバー５６を介さずにステアリングホイール２に連結されるロアシャフト５２に設けられているため、操舵負荷は操舵角が閾値角度となる瞬間に突部５８及び係止部７９に直接、作用する。一方、減速機構２２のウォームホイール２５は、突部５８の設けられたロアシャフト５２に対してトーションバー５６を介して連結された出力軸５５に連結されている。そのため、モータ慣性負荷は、出力軸５５からトーションバー５６を介して突部５８に伝わるため、トーションバー５６が捩れる分だけ遅れて突部５８及び係止部７９に作用する。したがって、操舵負荷とモータ慣性負荷とは、トーションバー５６によって分離された二位置に、時間的にずれて作用するため、これらの負荷が同時に作用する場合に比べ、瞬間的に大きな負荷が突部５８及び係止部７９に作用することを抑制できる。これにより、突部５８や係止部７９に要求される強度を低く抑えることができ、例えばステアリング装置１の重量化を抑制できる。
【００３３】
（２）規制機構１４は、突部５８を有するリング部材５７を備え、リング部材５７は、ロアシャフト５２と一体回転可能に嵌合されたため、例えばロアシャフト５２に突部を一体形成する場合に比べ、ロアシャフト５２（ステアリングシャフト１１）の形状が複雑化することを抑制できる。
【００３４】
（３）ロアシャフト５２に連結される入力軸５４を、軸受７６を介してセンサハウジング７２内に回転可能に支持し、突部５８を軸受７６に対して軸方向に隣り合うように設けた。ここで、規制機構１４によってステアリングホイール２の回転を規制する際、ステアリングシャフト１１には、突部５８を介して軸方向と交差する方向の負荷が加わるため、同方向にステアリングシャフト１１が変位するおそれがある。この点、本実施形態では、突部５８が軸受７６に対して隣り合うように設けられているため、軸受７６が上記負荷をその作用点（突部５８）付近で支持することができ、ステアリングシャフト１１がその軸方向と交差する方向に変位することを抑制できる。
【００３５】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態において、例えば突部５８及び係止部７９の少なくとも一方の表面を樹脂等の弾性材料からなるカバーによって被覆してもよい。このように構成することで、突部５８が係止部７９に係止する際の異音の発生を抑制できる。
【００３６】
・上記実施形態において、突部５８（リング部材５７）を入力軸５４を支持する軸受７６から離間した位置に設けてもよい。
・上記実施形態において、リング部材５７をロアシャフト５２に嵌合させず、突部５８をロアシャフト５２と一体形成してもよい。また、係止部７９をセンサハウジング７２と別部材からなるピン等により構成してもよい。
【００３７】
・上記実施形態では、係止部７９をセンサハウジング７２に設けたが、これに限らず、例えばチューブハウジング７１の内周に設けてもよい。
・上記実施形態では、ステアリング装置１を、操舵部３と転舵部５との間の動力伝達系を分離したリンクレスの構造としたが、これに限らず、クラッチにより操舵部３と転舵部５との間の動力伝達系を分離可能（断接可能）な構造としてもよい。この場合、クラッチを接続すれば、操舵部アクチュエータ１３によって、いわゆるパワーアシストを行うことも可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ステアリング装置、２…ステアリングホイール、３…操舵部、４…転舵輪、５…転舵部、１１…ステアリングシャフト、１２…ステアリングコラム、１３…操舵部アクチュエータ、１４…規制機構、２１…操舵部モータ、２２…減速機構、２３…ハウジング、２５…ウォームホイール、５１…アッパシャフト、５２…ロアシャフト、５２ａ…下端部、５３…駆動シャフト、５４…入力軸、５５…出力軸、５６…トーションバー、５７…リング部材、５８…突部、７１…チューブハウジング、７２…センサハウジング、７３…ウォームハウジング、７６…軸受、７９…係止部。
【図１】
2020093653.tif 000003
【図２】
2020093653.tif 000004
【図３】
2020093653.tif 000005