(57)【要約】【課題】回転伝達機構の突出部が破損した状態においても操舵力の伝達を可能とする。【解決手段】第１シャフト８８等と、そのシャフトと所定距離ズレて配設された第２シャフト６０と、(a)第１シャフトの回転軸線から上記距離より離れた位置において回転軸線方向に突出する第１シャフトの突出部１２２等と、(b)第２シャフト端部に形成された溝１１４とを有し、溝に突出部を係合させて、第２シャフトの回転を第１シャフトに伝達する回転伝達機構とを備えた操舵力伝達装置において、第２シャフトの端部に対して進出後退可能に第１シャフトに設けられた可動部１３０が、通常、後退させられた状態で溝には係合しておらず、突出部が破損した場合に、２本のシャフトの相対回転に伴って、弾性力によって溝内に進出し、第２の係合部として機能するように構成する。このように構成すれば、突出部が破損した状態においても操舵力の伝達が可能となる。【選択図】図１１
2010126112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によって操作されるステアリング操作部材と車輪を転舵する転舵装置との一方に一端部が連結され、回転可能に配設された第１シャフトと、
前記ステアリング操作部材と前記転舵装置との他方に一端部が連結され、前記第１シャフトの回転軸線と自身の回転軸線とが平行でありかつそれら回転軸線が所定距離だけズレた状態で回転可能に配設された第２シャフトと、
(A) 前記第１シャフトの他端部において、その第１シャフトの回転軸線からその第１シャフトの径方向に前記所定距離より離れた位置に設けられた係合部と、(B) 前記第２シャフトの他端部において、その第２シャフトの径方向に延びるようにして設けられ、前記第１シャフトの係合部を係合させるとともに、その係合部の前記第２シャフトの径方向における移動を許容する案内通路とを含んで構成され、前記第１シャフトと前記第２シャフトとの一方の回転によって、その第１シャフトおよび第２シャフトのそれぞれの回転位相の差である回転位相差を変化させつつ、他方が回転するように構成された回転伝達機構と
を備えた車両用操舵力伝達装置であって、
前記第１シャフトが、(i)それの本体部である第１シャフト本体部と、(ii)その第１シャフト本体部の前記第２シャフト側の端部において、その第１シャフト本体部と一体的に設けられ、その第１シャフト本体部から前記第１シャフトの径方向に突出する第１シャフト鍔部と、(iii)前記第１シャフトの回転軸線からその第１シャフトの径方向に前記所定距離より離れた位置において、前記第１シャフト鍔部から、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの回転軸線の延びる方向である回転軸線方向における前記第２シャフトの側に向って突出し、前記回転伝達機構の係合部として機能する突出部とを有し、
前記第２シャフトが、(i) それの本体部である第２シャフト本体部と、(ii) その第２シャフト本体部の前記第１シャフト側の端部において、その第２シャフト本体部と一体的に設けられ、その第２シャフト本体部から前記第２シャフトの径方向に突出する第２シャフト鍔部と、(iii) その第２シャフト鍔部において、その第２シャフト鍔部の前記第１シャフト側の端面に開口するとともに前記第２シャフトの径方向に延びるように設けられ、前記第１シャフトの突出部が嵌り入るとともにその突出部を挟む１対の側壁面を有し、前記回転伝達機構の案内通路として機能する径方向溝とを有し、
前記第１シャフトが、前記第１シャフト鍔部に前記第２シャフト鍔部の前記端面に対しての進出後退が許容された状態で設けられた可動部と、その可動部の前記端面に対しての後退に伴って弾性変形する弾性体とを有し、
前記可動部が、
前記端面に対して後退させられた状態で前記弾性体の弾性力によって前記第２シャフト鍔部の前記端面の前記径方向溝が開口していない部分に押し付けられており、
前記突出部が破損した場合に、前記第１シャフトと前記第２シャフトとの相対回転に伴って、前記弾性体の弾性力によって前記径方向溝内に進出し、第２の係合部として機能する車両用操舵力伝達装置。
【請求項２】
前記突出部が、前記１対の側壁面に接触する円筒状の外周面を有し、
前記可動部が、前記径方向溝内に進出した状態において前記１対の側壁面に接触する円筒状の外周面を有し、
前記可動部の外周面の外径が前記突出部の外周面の外径より小さい請求項１に記載の車両用操舵力伝達装置。
【請求項３】
前記可動部が、先端部が先細りした形状とされた請求項１または請求項２に記載の車両用操舵力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング操作部材に入力された操舵力を転舵装置に伝達する車両用操舵力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、運転者によって操作されるステアリング操作部材と車輪を転舵する転舵装置との一方に一端部が連結されるシャフト（以下、「第１シャフト」という場合がある）の回転位相と、他方に一端部が連結されるシャフト（以下、「第２シャフト」という場合がある）の回転位相との差である回転位相差を変化させつつ、第１シャフトと第２シャフトとの一方の回転を他方に伝達する回転伝達機構を備えた車両用操舵力伝達装置の開発が進められている。下記特許文献には、その回転伝達機構を備えた操舵力伝達装置の一例が記載されている。
【特許文献１】特開平３−２２７７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記回転伝達機構は、第１シャフトの他端部に設けられた突出部と、第２シャフトの他端部に形成された１対の側壁面を有する溝とを備えている。その突出部が１対の側壁面によって挟まれた状態で溝に係合することで、２本のシャフトが連結されており、突出部と側壁面とを介して２本のシャフトの一方の回転が他方に伝達されている。このような構造の回転伝達機構を備えた車両用操舵力伝達装置において、突出部が破損したような場合には、２本のシャフトの連結が断たれ、２本のシャフトが自由に相対回転し、ステアリング操作部材に入力された操舵力が転舵装置に伝達されない虞がある。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、突出部による２本のシャフトの連結が断たれた場合であっても、ステアリング操作部材に入力された操舵力を転舵装置に伝達可能な車両用操舵力伝達装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の車両用操舵力伝達装置は、第１シャフトと、その第１シャフトの回転軸線と自身の回転軸線とが平行でありかつそれら回転軸線が所定距離ズレた状態で配設された第２シャフトと、(A)第１シャフトの回転軸線からその第１シャフトの径方向に上記所定距離より離れた位置において、その第１シャフトの本体部からその第１シャフトの径方向に突出するその第１シャフトの鍔部から第１シャフトおよび第２シャフトの回転軸線の延びる方向である回転軸線方向に突出した状態でその鍔部に設けられた第１シャフトの突出部と、(B)第２シャフトの他端部においてその第２シャフトの径方向に延びるようにして設けられ、第１シャフトの突出部が嵌り入るとともにその突出部を挟む１対の側壁面を有し、突出部の第２シャフトの径方向における移動を許容する径方向溝とを含んで構成され、第１シャフトと第２シャフトとの一方の回転を、回転位相差を変化させつつ、他方に伝達する回転伝達機構とを備えた操舵力伝達装置であって、第１シャフトが、それの鍔部に第２シャフトの他端部に対しての進出後退が許容された状態で設けられた可動部と、その可動部の後退に伴って弾性変形する弾性体とを有し、その可動部が、後退させられた状態で弾性力によって第２シャフトの他端部に押し付けられており、突出部が破損した場合に、２本のシャフトの相対回転に伴って、弾性力によって径方向溝内に進出し、第２の係合部として機能するように構成される。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の車両用操舵力伝達装置は、突出部が破損し、その突出部による２本のシャフトの連結が断たれた場合に、それら２本のシャフトが相対回転し、第１シャフトに設けられた可動部が、径方向溝に係合し、第２の係合部として機能する構造とされている。したがって、本発明の車両用操舵力伝達装置によれば、突出部による２本のシャフトの連結が断たれた場合であっても、ステアリング操作部材に入力された操舵力を転舵装置に伝達することが可能となる。
【発明の態様】
【０００６】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（２）項が請求項２に、（３）項が請求項３に、それぞれ相当する。
【０００７】
（１）運転者によって操作されるステアリング操作部材と車輪を転舵する転舵装置との一方に一端部が連結され、回転可能に配設された第１シャフトと、
前記ステアリング操作部材と前記転舵装置との他方に一端部が連結され、前記第１シャフトの回転軸線と自身の回転軸線とが平行でありかつそれら回転軸線が所定距離だけズレた状態で回転可能に配設された第２シャフトと、
(A) 前記第１シャフトの他端部において、その第１シャフトの回転軸線からその第１シャフトの径方向に前記所定距離より離れた位置に設けられた係合部と、(B) 前記第２シャフトの他端部において、その第２シャフトの径方向に延びるようにして設けられ、前記第１シャフトの係合部を係合させるとともに、その係合部の前記第２シャフトの径方向における移動を許容する案内通路とを含んで構成され、前記第１シャフトと前記第２シャフトとの一方の回転によって、その第１シャフトおよび第２シャフトのそれぞれの回転位相の差である回転位相差を変化させつつ、他方が回転するように構成された回転伝達機構と
を備えた車両用操舵力伝達装置であって、
前記第１シャフトが、(i)それの本体部である第１シャフト本体部と、(ii)その第１シャフト本体部の前記第２シャフト側の端部において、その第１シャフト本体部と一体的に設けられ、その第１シャフト本体部から前記第１シャフトの径方向に突出する第１シャフト鍔部と、(iii)前記第１シャフトの回転軸線からその第１シャフトの径方向に前記所定距離より離れた位置において、前記第１シャフト鍔部から、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの回転軸線の延びる方向である回転軸線方向における前記第２シャフトの側に向って突出し、前記回転伝達機構の係合部として機能する突出部とを有し、
前記第２シャフトが、(i) それの本体部である第２シャフト本体部と、(ii) その第２シャフト本体部の前記第１シャフト側の端部において、その第２シャフト本体部と一体的に設けられ、その第２シャフト本体部から前記第２シャフトの径方向に突出する第２シャフト鍔部と、(iii) その第２シャフト鍔部において、その第２シャフト鍔部の前記第１シャフト側の端面に開口するとともに前記第２シャフトの径方向に延びるように設けられ、前記第１シャフトの突出部が嵌り入るとともにその突出部を挟む１対の側壁面を有し、前記回転伝達機構の案内通路として機能する径方向溝とを有し、
前記第１シャフトが、前記第１シャフト鍔部に前記第２シャフト鍔部の前記端面に対しての進出後退が許容された状態で設けられた可動部と、その可動部の前記端面に対しての後退に伴って弾性変形する弾性体とを有し、
前記可動部が、
前記端面に対して後退させられた状態で前記弾性体の弾性力によって前記第２シャフト鍔部の前記端面の前記径方向溝が開口していない部分に押し付けられており、
前記突出部が破損した場合に、前記第１シャフトと前記第２シャフトとの相対回転に伴って、前記弾性体の弾性力によって前記径方向溝内に進出し、第２の係合部として機能する車両用操舵力伝達装置。
【０００８】
第１シャフトの他端部に設けられた突出部と、第２シャフトの他端部に設けられた１対の側壁面を有する径方向溝とを備えるとともに、その突出部が１対の側壁面によって挟まれた状態で径方向溝に係合して、それら２本のシャフトを連結する構造の回転伝達機構においては、突出部を介して２本のシャフトの一方の回転が他方に伝達されている。このような構造の回転伝達機構を備えた車両用操舵力伝達装置においては、突出部が破損して、その突出部による２本のシャフトの連結が解除された場合に、２本のシャフトが自由に相対回転し、ステアリング操作部材に入力された操舵力が転舵装置に伝達されなくなる虞がある。
【０００９】
本項に記載された車両用操舵力伝達装置においては、径方向溝が開口する第２シャフト鍔部の端面に対して進出後退が可能な状態で第１シャフト鍔部に可動部が設けられており、その可動部は、通常、後退した状態で径方向溝には係合していない。しかし、突出部が破損して、２本のシャフトが自由に相対回転したときに、可動部と径方向溝とが向かい合って、可動部が径方向溝内に進出してその径方向溝に係合する。つまり、本項に記載の操舵力伝達装置は、突出部の破損によって２本のシャフトの連結が解除されたときに径方向溝に係合する第２の係合部を備えているのである。したがって、本項に記載の操舵力伝達装置によれば、突出部が破損した場合であっても、ステアリング操作部材に入力された操舵力を転舵装置に伝達することが可能となり、フェールセーフの観点において優れた装置を実現することが可能となる。
【００１０】
本項に記載された「回転伝達機構」は、第１シャフトの回転角と第２シャフトの回転角との差を変化させるものである。ここで、２本のシャフトの回転角差（回転位相差）の無い状態の２本のシャフトのうちのステアリング操作部材に連結されるシャフト（以下、「操作部材側シャフト」という場合がある）の回転角を、基準回転角と定義し、その回転伝達機構について、具体的に説明する。例えば、操作部材側シャフトが上記基準回転角から回転すると、操作部材側シャフトが１８０°回転するまでは、２本のシャフトのうちの転舵装置に連結されるシャフト（以下、「転舵装置側シャフト」という場合がある）の回転角は、操作部材側シャフトの回転角より小さいものとなる。あるいは、転舵装置側シャフトの回転角は、操作部材側シャフトの回転角より大きいものとなる。そして、操作部材側シャフトが１８０°回転すると、転舵装置側シャフトも１８０°回転し、２本のシャフトの回転角の差がなくなる。
【００１１】
つまり、操作部材側シャフトが基準回転角から１８０°まで回転する際に、回転角差が０から増加し、途中から減少して０に到るのである。操作部材側シャフトの回転速度に対する転舵装置側シャフトの回転速度の比をステアリングギヤ比と定義すれば、この場合、そのギヤ比が、操作部材側シャフトが基準回転角から１８０°まで回転するにつれて大きく、あるいは、小さくなる。そして、例えば、そのギヤ比が、操作部材側シャフトが回転するにつれて大きくなるように構成するとともに、基準回転角が、ステアリング操作部材が車輪の転舵中立位置に対応する位置、つまり、中立操作位置にあるときの状態での操作部材側シャフトの回転角とすれば、ステアリング操作部材の操作角が小さい場合においては、穏やかで安定感のあるハンドリングを実現し、ステアリング操作部材の操作角が大きくなるにつれて、レスポンスの良いハンドリングを実現することが可能である。したがって、本項に記載された「操舵力伝達装置」を搭載した車両においては、電磁モータ等のアクチュエータに依拠してステアリング操作部材の操作量に対する車輪の転舵量を変更するステアリングシステム、いわゆる操舵転舵比可変ステアリングシステム（ＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering）システム）等を搭載することなく、ステアリング操作部材の操作フィーリングを上述したように変化させることができるのである。
【００１２】
本項に記載の「突出部が破損した場合」とは、突出部の破損によって突出部による第１シャフトと第２シャフトとの連結が解除された場合、言い換えれば、突出部の破損によって第１シャフトと第２シャフトとが自由に相対回転した場合を意味しており、例えば、突出部と第１シャフト鍔部とが分断した場合、突出部が第１シャフトから離脱した場合等を意味している。
【００１３】
本項に記載の「第１シャフト鍔部」と「第２シャフト鍔部」との各々は、各シャフトの本体部の外周面の一部から各シャフトの径方向に突出するものであってもよく、各シャフトの本体部の外周面の全周にわたって各シャフトの径方向に突出するもの、具体的に言えば、例えば、円形状のフランジ部であってもよい。本項に記載の「径方向溝」は、突出部を挟む１対の側壁面を有していればよく、「径方向溝」には、底が有っても無くてもよい。つまり、「径方向溝」は、第２シャフト鍔部の一方の端面から他方の端面に貫通する構造であってもよい。また、転舵装置側シャフトの一端部と転舵装置との連結、もしくは、操作部材側シャフトの一端部と操作部材との連結は、それらが直接的に連結されるものであってもよく、それらの間にイタミディエイトシャフト，ユニバーサルジョイント等を介して連結されるものであってもよい。
【００１４】
（２）前記突出部が、前記１対の側壁面に接触する円筒状の外周面を有し、
前記可動部が、前記径方向溝内に進出した状態において前記１対の側壁面に接触する円筒状の外周面を有し、
前記可動部の外周面の外径が前記突出部の外周面の外径より小さい(1)項に記載の車両用操舵力伝達装置。
【００１５】
突出部が破損している状態において径方向溝に係合する可動部は補助的に使用されるべきものであり、そのような破損は早急に修理されることが望ましい。このため、突出部が破損していることを運転者が早急に察知することが望ましい。本項に記載の操舵力伝達装置においては、突出部が破損している状態において径方向溝に係合する可動部の外径が、通常時に径方向溝に係合する突出部の外径より小さい。つまり、突出部が破損している状態での可動部と１対の側壁面との間のクリアランス（隙間）は、通常時の突出部と１対の側壁面との間のクリアランスより大きい。このため、突出部が破損している状態においては、運転者はその大きなクリアランスによってステアリング操作部材の回転操作に大きな違和感を感じる。したがって、本項に記載の操舵力伝達装置によれば、運転者が突出部の破損を早急に察知することが可能となる。
【００１６】
（３）前記可動部が、先端部が先細りした形状とされた(1)項または(2)項に記載の車両用操舵力伝達装置。
【００１７】
本項に記載の操舵力伝達装置においては、可動部の先端部が先細りした形状とされていることから、可動部が径方向溝内に進出し易くされている。特に、破損した突出部が１対の側壁面に挟まれた状態で径方向溝内に留まり、可動部の径方向溝内への進出の妨げとなるような場合には、先細りした先端部によって突出部を押しのけて、可動部が径方向溝内に進出し易くなる。
【００１８】
（４）前記突出部が、
前記第１シャフト鍔部から前記第２シャフト側に突出した状態で前記回転軸線方向に延びるようにして設けられた軸体と、
その軸体の突出した部分にその軸体と同軸的に設けられ、前記第１シャフト鍔部に対してその軸体の軸線回りに回転可能とされたローラとを有する(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載の車両用操舵力伝達装置。
【００１９】
本項に記載の操舵力伝達装置においては、突出部の構造が具体的に限定されている。突出部にローラを採用することで、径方向溝内においてローラを転動させることが可能となり、円滑な回転伝達を実現することが可能となる。ただし、ローラを採用する場合には、ローラを第１シャフト鍔部に対して回転可能に保持する軸体が必要であり、回転伝達時に突出部を介して伝達される回転力は比較的大きいため、軸体への負荷は相当大きいと考えられる。このため、回転伝達時に、ローラを保持する軸体が破断し、突出部と第１シャフト鍔部とが分断する虞がある。したがって、本項に記載の操舵力伝達装置では、突出部の代わりに第２の係合部として機能する可動部を第１シャフト鍔部に設けた効果が充分に活かされる。
【実施例】
【００２０】
以下、請求可能発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本請求可能発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。
【００２１】
＜車両用ステアリングシステムの全体構成＞
図１に、請求可能発明の実施例である車両用ステアリングシステムの全体構成を示す。本ステアリングシステムは、運転者によって操作されるステアリング操作部材としてのステアリングホイール１０と、一端部においてステアリングホイール１０を保持する操舵力伝達装置１２と、車輪を転舵する転舵装置１４と、操舵力伝達装置１２と転舵装置１４との間に位置するインタミディエイトシャフト（以下、「Ｉ／Ｍシャフト」と略す場合がある）１６とを含んで構成されている。さらに、Ｉ／Ｍシャフト１６の一端部と操舵力伝達装置１２の備える出力シャフト１８とは、ユニバーサルジョイント２０によって連結され、Ｉ／Ｍシャフト１６の他端部と転舵装置１４の備える入力シャフト２２の一端部とは、もう１つのユニバーサルジョイント２４によって連結されている。
【００２２】
本システムは、図１において右側、つまり、ステアリングホイール１０側が車両後方を、左側、つまり、転舵装置１４側が車両前方を向くように配設されており、Ｉ／Ｍシャフト１６は、車室とエンジン室とを区画するダッシュパネル２６に設けられた穴を通るようにして配設されており、Ｉ／Ｍシャフト１６のその穴を通る部分はブーツ２８に被われている。
【００２３】
転舵装置１４は、入力シャフト２２と、外殻部材としてのハウジング３０と、車輪を転舵するための転舵ロッド３２とを備えており、その転舵ロッド３２は、それの軸線方向に移動可能にそのハウジング３０に保持されるとともに、車幅方向に延びるように配設されている。転舵ロッド３２は、それの両端部が、左右の前輪の各々を保持するステアリングナックル（図示省略）に連結されている。また、入力シャフト２２は、ハウジング３０に回転可能に保持され、そのハウジング３０内において、転舵ロッド３２と係合している。入力シャフト２２の車両前方側の端部にはピニオン（図示省略）が形成されており、転舵ロッド３２の軸線方向における中間部に形成されたラック（図示省略）がそのピニオンと噛合することで、転舵ロッド３２と入力シャフト２２とが係合しているのである。
【００２４】
操舵力伝達装置１２は、いわゆるステアリングコラムとして構成されたものであり、インパネリインフォースメント３４に設けられたステアリングサポート３６において、車体の一部に固定支持される。操舵力伝達装置１２は、支持された状態では、図に示すように、車両前方側が下方に位置するように傾斜した姿勢で配置されることになる。操舵力伝達装置１２には、それの前方部に前方ブラケット３８が設けられるとともに、その前方ブラケット３８より車両後方側にブレークアウェイブラケット（以下、「Ｂ.Ａ.ＢＫＴ」と略す場合がある）４０が設けられており、それら前方ブラケット２４とＢ.Ａ.ＢＫＴ４０との各々が、ステアリングサポート２２に取り付けられることで、操舵力伝達装置１２は、２箇所において支持される。支持された操舵力伝達装置１２は、後方に位置する部分がインパネ４２から車両後方側に突出する状態とされ、その突出する後端部に、ステアリングホイール１０が取り付けられている。操舵力伝達装置１２のインパネ４２から突出する部分は、コラムカバー４４によって覆われ、また、下部は、インパネロアカバー４６によってカバーされる。
【００２５】
図２に、操舵力伝達装置１２の側面断面図を示す。操舵力伝達装置１２は、大きくは、ステアリングホイール１０を保持するとともに軸線方向に伸縮可能とされたコラムセクション５０と、電動式パワーステアリング機能を実現する主体となるＥＰＳセクション５２とに区分することができ、それら２つのセクション５０，５２が一体化されたものとなっている。以下、それら各セクションについて、順に説明する。
【００２６】
コラムセクション５０は、ステアリングホイール１０を車両後方側の端部において保持するメインシャフト５４と、そのメインシャフト５４を挿通させた状態で回転可能に保持するハウジングとしてのコラムチューブ５６とを含んで構成されている。メインシャフト５４は、車両後方側つまり上方側に位置させられるアッパシャフト５８と、車両前方側つまり下方側に位置させられるロアシャフト６０とを含んで構成されている。アッパシャフト５８はパイプ状に、ロアシャフト６０はロッド状に形成され、アッパシャフト５８の前方部にロアシャフト６０の後方部が挿入されている。アッパシャフト５８とロアシャフト６０とはスプライン嵌合されており、アッパシャフト５８とロアシャフト６０とは、回転軸線方向に相対移動可能かつ相対回転不能な状態で接続されている。つまり、メインシャフト５４は、回転軸線方向に伸縮可能な構造とされている。ちなみに、ロアシャフト６０は、それの後方側のシャフト本体部６２と、そのシャフト本体部６２の前方側のそのシャフト本体部６２の外径より大きな外径の円形フランジ部６４とから構成されており、その円形フランジ部６４において、後に説明するＥＰＳセクション５２に連結されている。なお、操舵力伝達装置１２では、ロアシャフト６０のシャフト本体部６２とアッパシャフト５８とによって、メインシャフト５４のシャフト本体部が構成されており、円形フランジ部６４によって鍔部が構成されている。
【００２７】
コラムチューブ５６は、車両後方側（上方）に位置させられるアッパチューブ６６と、車両前方側（下方）に位置させられるロアチューブ６８とを含んで構成されている。アッパアチューブ６６およびロアチューブ６８は、ともに筒状のものであり、第１筒部材としてのアッパチューブ６６の前方部に第２筒部材としてのロアチューブ６８の後方部が嵌入
されている。ロアチューブ６８は、段付形状とされており、それの後方の部分においてアッパチューブ６６の内径より小さな外径の小径部７０と、前方の部分においてアッパチューブ６６の内径より大きな外形の大径部７２と、小径部７０と大径部７２とをつなぐ段差部７４とを有している。ロアチューブ６８の小径部７０とアッパチューブ６６との間には、図示を省略するライナが設けられており、このライナを介することによって、ロアチューブ６８がアッパチューブ６６にがたつきなく嵌入されるとともに、アッパチューブ６６とロアチューブ６８との回転軸線方向の相対移動を容易ならしめている。つまり、コラムチューブ５６は、回転軸線方向に伸縮可能な構造とされている。
【００２８】
また、アッパチューブ６６の後端部には、ラジアルベアリング７６が配設され、ロアチューブ６８の大径部７２には、後述するＥＰＳセクション５２のハウジングを介してラジアルベアリング７８が配設されている。それらベアリング７６，７８によって、メインシャフト５４は回転可能に保持されている。このような構造とされていることで、コラムセクション５０は、メインシャフト５４の回転を担保しつつ、伸縮可能とされているのである。
【００２９】
図３に、ＥＰＳセクション５２の側面断面図を示す。ＥＰＳセクション５２は、ステアリングホイール１０に加えられた操舵力を転舵装置に対して出力するための出力シャフト１８と、駆動源としての電磁モータ８０を有してそのモータ８０によって出力シャフト１８の回転出力を助勢する転舵助勢装置８２と、出力シャフト１８を回転可能に保持するとともに転舵助勢装置８２を収容するＥＰＳハウジング８４とを含んで構成されている。出力シャフト１８は、出力側シャフト８６，入力側シャフト８８，トーションバー９０の３つが一体化されたものとして構成されている。出力側シャフト８６は、ＥＰＳハウジング８４の車両前方側から延出しており、その延出する部分において、ユニバーサルジョイント２０を介して、Ｉ／Ｍシャフト１６に接続され、転舵装置１４へ回転を出力する。
【００３０】
出力側シャフト８６は、中空構造とされており、その出力側シャフト８６の車両後方側の部分に入力側シャフト８８が挿入している。出力側シャフト８６の内周面と入力側シャフト８８の外周面との間には、軸受９２が介在させられており、出力側シャフト８６と入力側シャフト８８とは相対回転可能とされている。入力側シャフト８８は、車両前方側の端面に開口して回転軸線方向に延びる有底穴を有している。トーションバー９０の一端部は、その有底穴の底部にピン９４によって固定されており、また、トーションバー９０のもう一方の端部は、出力側シャフト８６を回転軸線方向に貫通する貫通穴の前方側の端部にピン９６によって固定されている。このような構成により、出力シャフト１８は、トーションバー９０の捩りを許容し、その分だけ自身も捩じられるものとされているのである。また、出力側シャフト８６は、その外周において２つのラジアルベアリング９８，１００を介してＥＰＳハウジング８４に回転可能に保持され、入力側シャフト８８は、その外周においてニードルベアリング１０２を介してＥＰＳハウジング８４に回転可能に保持されている。
【００３１】
転舵助勢装置８２は、上記電磁モータ８０と、その電磁モータ８０のモータ軸に連結されたウォーム１０４と、そのウォーム１０４に噛合させられるウォームホイール１０６とを含んで構成されている。そのウォームホイール１０６は、出力シャフト１８の出力側シャフト８６に固定されており、出力側シャフト８６に対して相対回転不能とされている。このような構造により、電磁モータ８０によってウォーム１０４に回転力が付与され、ウォームホイール１０６に回転力が付与される。つまり、転舵助勢装置８２は、電磁モータ８０によって出力シャフト１８の回転出力が助勢されて、車輪の転舵を助勢する転舵助勢力（「操舵助勢力」と言うこともできる）を発生させる構造とされている。
【００３２】
また、ＥＰＳセクション５２は、回転角センサ１０８を備えている。回転角センサ１０８は、トーションバー９０の車両前方部が固定される出力側シャフト８６の回転角度位置と、トーションバー９０の車両後方部が固定される入力側シャフト８８の回転角度位置との差である相対回転変位量を検出するためのデバイスとされている。２本のシャフト８６，８８の相対回転変位量に基づいて操舵トルクを推定することが可能であり、その操舵トルクの大きさに応じた転舵助勢力を発生させるように電磁モータ８０の作動が制御される。
【００３３】
また、出力シャフト１８は、メインシャフト５４の回転軸線と自身の軸線とが平行であり、かつ、それら回転軸線が所定量ズレた状態で配設されており、メインシャフト５４の車両前方側の端部に連結されている。詳しく言えば、まず、メインシャフト５４を構成するロアシャフト６０は、それの円形フランジ部６４の前方側の端面に、図３のＡ−Ａ’断面図である図４に示すように、円形フランジ部６４の径方向に延びる径方向溝１１４が形成されている。一方、入力側シャフト８８には、それの後方側の端部に、円環状の円環プレート１１６が固定的に嵌合されている。ちなみに、その円環プレート１１６は、図４において２点鎖線で示されている。
【００３４】
円環プレート１１６の後方側の端面とロアシャフト６０の円形フランジ部６４の前方側の端面とは、小さな間隔をあけて向かい合っている。円環プレート１１６には、回転軸線方向に延びる貫通穴が形成されており、その貫通穴に軸体としてのピン１１８が固定的に嵌入されている。そのピン１１８は、円環プレート１１６から車両後方側に突出しており、そのピン１１８の突出する部分には、ニードルベアリング１２０を介してローラ１２２が設けられている。そのローラ１２２の外径は、径方向溝１１４の幅、つまり、径方向溝１１４の有する１対の側壁面１２６の間隔より僅かに小さくされており、そのローラ１２２が径方向溝１１４に係合することで、入力側シャフト８８、つまり、出力シャフト１８が、メインシャフト５４を構成するロアシャフト６０に連結されている。
【００３５】
本操舵力伝達装置１２においては、ピン１１８，ニードルベアリング１２０，ローラ１２２とによって、円環プレート１１６から入力側シャフト８８の回転軸線の延びる方向である回転軸線方向に突出する突出部が構成されており、その突出部と出力シャフト１８と鍔部としての円環プレート１１６とによって、第１シャフトとしての転舵装置側シャフトが構成されているのである。その転舵装置側シャフトのシャフト本体部は、入力側シャフト８８と出力側シャフト８６とによって構成されている。ちなみに、操作部材側シャフトとしてのメインシャフト５４は、第２シャフトとして機能している。
【００３６】
また、円環プレート１１６の車両後方側の端面には、図４のＢ−Ｂ’断面図である図５に示すように、概して円筒形状の可動ピン１３０が設けられている。詳しく言えば、円環プレート１１６には、その円形プレート１１６の車両後方側の端面に開口する有底穴１３２が形成されており、その有底穴１３２の内部に可動ピン１３０が収容されている。可動ピン１３０の外周面の外径は、有底穴１３２の内径より小さくされており、可動ピン１３０は、円形フランジ部６４に対して進出後退可能とされている。また、有底穴１３２の底と可動ピン１３０との間には、弾性体としてのコイルスプリング１３４が圧縮された状態で配設されており、そのコイルスプリング１３４の弾性力によって可動ピン１３０の先端が円形フランジ部６４の車両後方側の端面に押し付けられている。なお、円環プレート１１６の車両後方側の端面には、図４における２点鎖線に示すように、突出部としてのローラ１２２等を中心として有底穴１３２と対称的にもう１つの有底穴１３６が形成されており、その有底穴１３６にも、上記可動ピン１３０と同様に、もう１つの可動ピン１３８がコイルスプリングを圧縮させた状態で収容されている。
【００３７】
運転者によってステアリングホイール１０が回転操作されると、メインシャフト５４が自身の回転軸線回りに回転する。その際、ロアシャフト６０の円形フランジ部６４に形成された径方向溝１１４に係合するローラ１２２は、径方向溝１１４の有する１対の側壁面１２６によってそのロアシャフト６０の周方向への変位が規制されるとともに、その溝１１４によってそのシャフト６０の径方向への移動が許容される。つまり、１対の側壁面１２６が１対の案内面として機能し、溝１１４が案内通路として機能するのである。ロアシャフト６０の回転に伴って、ローラ１２２が径方向溝１１４内を移動させられる際に、そのロアシャフト６０の回転力が、ローラ１２２，ピン１１８，円環プレート１１６等を介して、入力側シャフト８８に伝達されて、その入力側シャフト８８が自身の回転軸線回りに回転するのである。つまり、操舵力伝達装置１２は、ロアシャフト６０の回転軸線回りの回転を、自身の回転軸線がロアシャフト６０の回転軸線からズレて配設された入力側シャフト８８に伝達する回転伝達機構を備えるものとされてる。なお、その回転伝達機構は、ローラ１２２，ピン１１８，ニードルベアリング１２０によって構成される突出部としての係合部と、案内通路としての径方向溝１１４とを含んで構成されている。上述のような構造によって、操舵力伝達装置１２は、ステアリングホイール１０に入力された操舵力を、Ｉ／Ｍシャフト１６等を介して転舵装置１８に伝達するのである。
【００３８】
操舵力伝達装置１２は、ＥＰＳセクション５２の前方端部と、コラムセクション５０のアッパチューブ６６とにおいて、車体の一部に取り付けられている。ＥＰＳセクション５２のＥＰＳハウジング８４には、先に説明した前方ブラケット３８が固定的に設けられており、この前方ブラケット３８には、軸挿通穴１６０が設けられている。ステアリングサポート３６には、軸穴１６２が穿設された軸受部材１６４が固定されており、前方ブラケット３８の軸挿通穴１６０と軸受部材１６４の軸穴１６２とに、支持軸１６６が挿通されることで、操舵力伝達装置１２は、その支持軸１６６を中心に揺動可能に支持される。
【００３９】
一方、コラムセクション５０は、Ｂ.Ａ.ＢＫＴ４０に保持され、そのＢ.Ａ.ＢＫＴ４０がステアリングサポート３６に取り付けられている。詳しく説明すれば、図６に示すように、Ｂ.Ａ.ＢＫＴ４０は、アッパチューブ６６に固定された被保持部材１７０を保持する保持部材１７２と、その保持部材１７２に固定されてステアリングサポート３６に取り付けられる取付プレート１７４とを有しており、その取付プレート１７４に設けられたスロット１７６を利用してステアリングサポート３６に締結されている。被保持部材１７０，保持部材１７２には、それぞれ長穴１７８，１８０が穿設され、それらにはロッド１８２が貫通しており、図では省略するが、そのロッド１８２を利用して保持部材１７２が被保持部材１７０を挟持するようにされている。この挟持力によって、アッパチューブ６６の変位が禁止される構造とされている。操作レバー１８４を操作することによって、その挟持力を弱めることが可能とされており、挟持力が弱められた状態では、ロッド１８２の長穴１７８に沿った移動が許容されることで、アッパチューブ６６のロアチューブ６８に対する軸線方向の移動が、アッパシャフト５８のロアシャフト６０に対する軸線方向の移動とともに許容され、コラムセクション５０の伸縮が許容される。また、ロッド１８２の長穴１８０に沿った移動が許容されることで、前方ブラケット３８に挿通された支持軸１６６を中心とした操舵力伝達装置１２の揺動が許容されることになる。つまり、本操舵力伝達装置１２は、そのような構造のチルト・テレスコピック機構１８６を備えているのである。
【００４０】
車両の衝突に起因して運転者がステアリングホイール１０に二次衝突した場合には、Ｂ.Ａ.ＢＫＴ４０がステアリングサポート３６から離脱するとともに、コラムセクション５０が収縮させられる。本操舵力伝達装置１２には、二次衝突の衝撃を吸収する衝撃吸収機構１８７が設けられており、コラムセクション５０の収縮に伴ってＥＡプレート１８８が変形させられることによって、二次衝突の衝撃が効果的に吸収される。
【００４１】
＜回転伝達機構の機能＞
本操舵力伝達装置１２においては、互いの軸線が平行にズレた状態で配設された２本のシャフト６０，８８が、上記回転伝達機構によって連結されていることから、ロアシャフト６０の回転位相と入力側シャフト８８の回転位相とがズレて、それら２本のシャフト６０，８８の回転位相の差である回転位相差が変化するものとされている。以下に、具体的に図を用いて説明する。
【００４２】
図７に、ロアシャフト６０の円形フランジ部６４とその円形フランジ部６４に形成された径方向溝１１４に係合する係合部としてのローラ１２２等との断面図（図３のＡ−Ａ’断面図に相当する）を示す。図７（ａ）は、ステアリングホイール１０が車輪の転舵中立位置に対応する位置、つまり、中立操作位置にあるときの状態を、図７（ｂ）は、ステアリングホイール１０が中立操作位置から左旋回方向に９０゜回転操作された位置にあるときの状態を、図７（ｃ）は、ステアリングホイール１０が中立操作位置から右旋回方向に９０゜回転操作された位置にあるときの状態を、図７（ｄ）は、ステアリングホイール１０が中立操作位置から右、若しくは左旋回方向に１８０゜回転操作された位置にあるときの状態を、それぞれ示している。
【００４３】
図から解るように、ステアリングホイール１０が中立操作位置から右、若しくは左旋回方向に９０゜回転操作された場合には、ロアシャフト６０は自身の回転軸線を中心に９０°回転するが、入力側シャフト８８は自身の回転軸線を中心に９０°までは回転せずに、入力側シャフト８８の回転角は９０°未満となる。そして、ステアリングホイール１０が、さらに回転操作されて、中立操作位置から右、若しくは左旋回方向に１８０゜回転操作された場合に、ロアシャフト６０および入力側シャフト８８は共に１８０°回転する。ロアシャフト６０の回転角αと入力側シャフト８８の回転角βとの関係は、図８に示すように、ステアリングホイール１０が中立操作位置から１８０°未満回転操作される場合には、入力側シャフト８８の回転角βはロアシャフト６０の回転角αより小さく、ステアリングホイール１０が中立操作位置から１８０°回転操作されると、入力側シャフト８８の回転角βがロアシャフト６０の回転角αと同じとなる。つまり、ロアシャフト６０の回転位相が、ロアシャフト６０の回転位相と入力側シャフト８８の回転位相とが一致する特定回転位相となる場合、具体的にいえば、ロアシャフト６０の回転角αが０°若しくは１８０°となる場合には、各回転角α，βがともに同じとなり、回転位相差は０となる。一方、ロアシャフト６０の回転角αが０°から１８０°に変化する間に、回転位相差は徐々に増加し、ある回転角からは逆に、徐々に減少し、０となるのである。この場合の２本のシャフト６０，８８のギヤ比（ｄβ／ｄα）、つまり、ロアシャフト６０の回転速度（ｄα／ｄｔ）に対する入力側シャフト８８の回転速度（ｄβ／ｄｔ）の比（ｄβ／ｄα）は、図９に示すように、ロアシャフト６０の回転角αに応じて変化する。
【００４４】
図から解るように、ロアシャフト６０の回転角αが０°の場合には、ギヤ比（ｄβ／ｄα）は最も小さく、ロアシャフト６０の回転角αが大きくなるにつれてギヤ比（ｄβ／ｄα）は大きくなる。つまり、本操舵力伝達装置１２においては、ステアリングホイール１０の操作角が小さい場合においては、穏やかで安定感のあるハンドリングが実現され、ステアリングホイール１０の操作角が大きくなるにつれて、レスポンスの良いハンドリングが実現されるのである。なお、本システムにおいては、ステアリングホイール１０の操作範囲が、図示を省略する操作範囲制限機構によって、中立操作位置から左右約１８０゜に制限されている。
【００４５】
ちなみに、図９の縦軸に示されているｅは、ローラ１２２が径方向溝１５０に係合する位置の入力側シャフト８８の回転軸線からのオフセット量Ｌ（図４）に対する入力側シャフト８８の回転軸線とロアシャフト６０の回転軸線とのズレ量ｄ（図４）の比率であり、ステアリングホイール１０の操作フィーリングを左右するものとなっている。
【００４６】
＜突出部の破損時における回転伝達＞
本操舵力伝達装置１２は、ステアリングホイール１０が回転操作されると、ロアシャフト６０の回転力が、ローラ１２２，ピン１１８等で構成される突出部を介して、入力側シャフト８８に伝達されて、その入力側シャフト８８が回転する構造とされている。このため、このような構造の操舵力伝達装置においては、突出部が破損、具体的に言えば、ピン１１８等が破断し、突出部と第１シャフト鍔部としての円環プレート１１６とが分断すると、ステアリングホイール１０を回転操作しても、車輪を転舵することができなくなる虞がある。
【００４７】
本操舵力伝達装置１２においては、突出部が設けられた円環プレート１１６内に第１シャフトの可動部としての可動ピン１３０，１３８が収容されており、突出部と円環プレート１１６との分断によって、ロアシャフト６０と入力側シャフト８８とが相対回転すると、その可動ピン１３０，１３８が径方向溝１１４に係合し、第２の係合部として機能するようにされている。詳しく言えば、可動ピン１３０，１３８はそれぞれ、通常、図５に示すように、弾性力によって、円形フランジ部６４の径方向溝１１４が形成されていない端面に押し付けられており、円環プレート１１６に形成された有底穴１３２，１３６のそれぞれに収容されている。ステアリングホイール１０が、例えば、右旋回方向に回転操作されている際に突出部と円環プレート１１６とが分断した場合には、ロアシャフト６０と入力側シャフト８８とが相対回転し、図１０に示すように、２つの有底穴のうちの一方の有底穴１３２と径方向溝１１４の開口とが向かい合う。その際、その一方の有底穴１３２内に収容されている可動ピン１３０が、図１０のＣ−Ｃ’断面図である図１１に示すように、弾性力によって径方向溝１１４内に進出し、その径方向溝１１４に係合するのである。このように、突出部と円環プレート１１６との分断時には、可動ピン１３０が径方向溝１１４に係合し、ロアシャフト６０の回転力が、可動ピン１３０を介して入力側シャフト８８に伝達されるのである。なお、ステアリングホイール１０が、左旋回方向に回転操作されている際に突出部と円環プレート１１６とが分断した場合には、もう１つの可動ピン１３８が径方向溝１１４に係合し、ロアシャフト６０の回転力が、可動ピン１３８を介して入力側シャフト８８に伝達される。
【００４８】
また、突出部が円環プレート１１６から分断しても、その突出部を径方向溝１１６内から排出することはできない。このため、円環プレートから分断した突出部が可動ピン１３０，１３８の径方向溝１１４への係合の妨げとなる虞がある。本操舵力伝達装置１２においては、可動ピン１３０，１３８の先端部にテーパ面が形成されており、先端部が先細りした形状とされている。このため、本操舵力伝達装置１２においては、テーパ面によって円環プレートから分断した突出部を押しのけて、可動ピン１３０，１３８が径方向溝１１４内に進出し易くされている。
【００４９】
また、可動ピン１３０，１３８の外周面の外径は、突出部を構成するローラ１２２の外周面の外径よりかなり小さくされている。このように、可動ピン１３０，１３８の外径を小さくすることで、径方向溝１１４内に円環プレートから分断した突出部が存在していても、可動ピン１３０，１３８が径方向溝１１４内に進出し易くされている。また、この第２係合部としての可動ピン１３０，１３８は補助的に使用されるものであり、突出部と円環プレート１１６との分断は早急に修理されるべきである。本操舵力伝達装置１２においては、可動ピン１３０，１３８の外径が比較的小さいため、可動ピン１３０，１３８と１対の側壁面１２６との間のクリアランス（隙間）は相当に大きく、運転者はその大きなクリアランスによってステアリングホイール１０の回転操作に大きな違和感を感じる。したがって、運転者が車両の異常を早急に察知することが可能となり、突出部と円環プレート１１６との分断を早急に修理することが可能となる。
【００５０】
また、通常時の係合部としてのローラ１２２の外径は、径方向溝１１６の幅より僅かに小さくされており、ローラ１２２と１対の側壁面１２６との間にもクリアランス（隙間）は僅かに存在する。このクリアランスは僅かではあるが、そのクリアランスに起因して走行時に異音、振動等が発生したり、運転者がステアリングホイール１０の操作フィーリングに違和感を感じる虞がある。本操舵力伝達装置１２においては、通常、可動ピン１３０，１３８が弾性力によって円形フランジ部６４の径方向溝１１４が形成されていない端面に押し付けられており、ロアシャフト６０と入力側シャフト８８との相対回転を抑制している。したがって、可動ピン１３０，１３８の円形フランジ部６４の端面への押し付けによって、クリアランスに起因する走行時の異音、振動等を抑制するとともに、運転者の操作フィーリングの違和感を減少させている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】請求可能発明の実施例である車両用操舵力伝達装置を備えた車両用ステアリングシステムを示す模式図である。
【図２】図１の車両用ステアリングシステムの備える車両用操舵力伝達装置を示す断面図である。
【図３】車両用操舵力伝達装置の備えるＥＰＳセクションを示す断面図である。
【図４】図３に示すＡＡ’線における断面図である。
【図５】図４に示すＢＢ’線における断面図である。
【図６】車両用操舵力伝達装置の備えるコラムセクションを保持するブレークアウェイブラケットを示す斜視図である。
【図７】ステアリングホイールが回転操作される際の図３に示すＡＡ’線における断面図である。
【図８】操作部材側シャフトの回転角と転舵装置側シャフトの回転角との関係を示すグラフである。
【図９】操作部材側シャフトの回転角に応じて変化する操作部材側シャフトと転舵装置側シャフトとのギヤ比を示すグラフである。
【図１０】突出部と第１シャフト鍔部とが分断した場合の図３に示すＡＡ’線における断面図である。
【図１１】図１０に示すＣＣ’線における断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０：ステアリングホイール（ステアリング操作部材）    １２：車両用操舵力伝達装置    １４：転舵装置    １８：出力シャフト（第１シャフト）（第１シャフト本体部）    ５４：メインシャフト（第２シャフト）    ５８：アッパシャフト（第２シャフト本体部）    ６２：シャフト本体部（第２シャフト本体部）    ６４：円形フランジ部（第２シャフト鍔部）    ８６：出力側シャフト（第１シャフト本体部）    ８８：入力側シャフト（第１シャフト本体部）    １１４：径方向溝（案内通路）（回転伝達機構）    １１６：円環プレート（第１シャフト鍔部）    １１８：ピン（軸体）（突出部）（係合部）（回転伝達機構）    １２２：ローラ（突出部）（係合部）（回転伝達機構）    １２６：１対の側壁面    １３０：可動ピン（可動部）    １３４：コイルスプリング（弾性体）    １３８：可動ピン（可動部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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