(57)【要約】【課題】異音の発生を抑制できるステアリング装置を提供する。【解決手段】舵角比可変機構は、カム溝３５を有するカム部材３１と、カム溝３５内を移動可能に設けられるとともに回転可能なコマ部材４２を有する偏心ピン３２と、金属線を螺旋状に湾曲させてなるコイルバネ３３とを備える。カム部材３１は、入力軸と一体回転可能に設けられ、偏心ピン３２は、入力軸の軸線と出力軸の軸線との偏心量よりも大きく偏心した位置で出力軸と一体回転可能に設けられる。コマ部材４２は、円筒状の巻付け部４３、及び巻付け部４３の軸方向両端から径方向外側に延出されるフランジ状のストッパ部４４を有する。そして、コイルバネ３３は、その螺旋を構成するリング状部５１がカム溝３５とコマ部材４２との間で圧縮されるようにコマ部材４２の巻付け部４３の外周に巻き付けられる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに所定量偏心して配置された第１軸及び第２軸と、前記第１軸と前記第２軸とを回転伝達可能に連結する舵角比可変機構とを備え、
前記舵角比可変機構は、前記各軸の軸線方向と直交する方向に延びたカム溝を有するカム部材、及び前記カム溝内を移動可能に設けられる偏心ピンを有し、
前記カム部材は前記第１軸と一体回転可能に設けられるとともに、前記偏心ピンは前記第２軸から前記所定量よりも大きく偏心した位置で該第２軸と一体回転可能に設けられたステアリング装置において、
線材を螺旋状に湾曲させてなるコイルバネを備え、
前記コイルバネは、該コイルバネの螺旋を構成するリング状部が、前記カム溝と前記偏心ピンとの間で圧縮されるように該偏心ピンの外周に巻き付けられたことを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリング装置において、
前記偏心ピンは、前記コイルバネが巻き付けられる巻付け部、及び前記巻付け部よりも前記軸線方向と直交する方向に突出したストッパ部を有することを特徴とするステアリング装置。
【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、
前記各リング状部は、四角形状に形成されたことを特徴とするステアリング装置。
【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、車両用のステアリング装置として、互いに所定量偏心して配置された第１軸と第２軸とを回転伝達可能に連結する舵角比可変機構を用いることにより、ステアリングホイールの操舵角変化と転舵輪の転舵角変化との関係が非線形となるように構成したものがある（例えば、特許文献１，２）。
【０００３】
こうした舵角比可変機構は、各軸の軸線方向と直交する方向に延びたカム溝を有するカム部材と、カム溝内に移動可能に設けられるとともにその軸線周りに回転可能なコマ部材を有する偏心ピンとを備えている。そして、例えばカム部材がステアリングホイールに連結される第１軸と一体回転可能に設けられるとともに、偏心ピンが転舵機構（ラックアンドピニオン機構等）に連結される第２軸に対して偏心した位置で該第２軸と一体回転可能に設けられる。その結果、ステアリング操作により生じる第１軸の回転は、カム溝内におけるコマ部材の摺動及び回転を伴って偏心ピンが第２軸の同心円上を移動することにより、第２軸に伝達される。これにより、偏心ピンのカム溝内における位置に応じて、ステアリング操作により生じる第１軸の回転角変化と第２軸の回転角変化との関係、すなわち操舵角変化と転舵角変化との関係が非線形なものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４３４２９号公報
【特許文献２】特開平５−１７８２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、コマ部材（偏心ピン）はカム溝内に移動可能に挿入されるものであり、各構成部品の寸法公差を許容すべく、コマ部材の外形寸法はカム溝の幅（各軸の軸線方向及びカム溝の延伸方向と直交する方向の長さ）よりも僅かに小さく設定される。そのため、カム溝におけるその延伸方向に延びた側面とコマ部材の外周面との間には、カム溝の幅方向の隙間が形成される。そのため、例えばステアリング操作に伴うカム部材の回転開始時や逆入力の印加時等にカム部材とコマ部材が衝突し、異音が発生する虞があった。
【０００６】
なお、こうした問題は、偏心ピンが該偏心ピンの軸線周りで回転可能なコマ部材を有していない場合であっても同様に生じ得る。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、異音の発生を抑制でき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、互いに所定量偏心して配置された第１軸及び第２軸と、前記第１軸と前記第２軸とを回転伝達可能に連結する舵角比可変機構とを備え、前記舵角比可変機構は、前記各軸の軸線方向と直交する方向に延びたカム溝を有するカム部材、及び前記カム溝内を移動可能に設けられる偏心ピンを有し、前記カム部材は前記第１軸と一体回転可能に設けられるとともに、前記偏心ピンは前記第２軸から前記所定量よりも大きく偏心した位置で該第２軸と一体回転可能に設けられたものにおいて、線材を螺旋状に湾曲させてなるコイルバネを備え、前記コイルバネは、該コイルバネの螺旋を構成するリング状部が、前記カム溝と前記偏心ピンとの間で圧縮されるように該偏心ピンの外周に巻き付けられたことを要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、カム溝と偏心ピンとの間にコイルバネのリング状部が圧縮された状態で配置されるため、例えばカム部材の回転開始時や逆入力の印加時等に、カム部材と偏心ピンとが互いに衝突して異音が発生することを抑制できる。
【０００９】
上記ステアリング装置において、前記偏心ピンは、前記コイルバネが巻き付けられる巻付け部、及び前記巻付け部よりも前記軸線方向と直交する方向に突出したストッパ部を有することが好ましい。
【００１０】
上記構成によれば、第１軸と第２軸との間で大きなトルクを伝達する場合には、ストッパ部がカム溝の側面に接触することで、該ストッパ部を介してトルク伝達が行われるようになる。そのため、各リング状部が過度に圧縮されることを抑制でき、例えばコイルバネの長寿命化を図ることができる。
【００１１】
上記ステアリング装置において、前記各リング状部は、四角形状に形成されることが好ましい。
上記構成によれば、リング状部とカム溝の側面及び偏心ピンの外周面との接触面積が大きくなるため、リング状部に作用する圧力（面圧）を低減でき、例えばコイルバネの長寿命化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、異音の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ステアリング装置のステアリングコラム付近の断面図。
【図２】舵角比可変機構近傍の拡大断面図。
【図３】一実施形態の偏心ピン近傍の軸線方向と直交する断面図（図２のＡ−Ａ断面図）。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図。
【図５】舵角比可変機構の作用説明図。
【図６】別例の偏心ピン近傍の軸線方向と直交する断面図。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、ステアリング装置１は、ステアリングシャフト２を構成するコラム軸３と、コラム軸３を回転可能に収容する円筒状のステアリングコラム４とを備えている。コラム軸３の一端（図１中、右端）には、ステアリングホイール５が連結され、コラム軸３の他端（同図中、左側の端部）には、ステアリングシャフト２を構成する図示しない中間軸を介してラックアンドピニオン機構等の転舵機構６が連結される。したがって、ステアリング装置１では、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト２の回転が転舵機構６に伝達され、この転舵機構６によって転舵輪７の転舵角が変更されることにより、車両の進行方向が変更される。
【００１５】
また、ステアリング装置１は、ステアリングホイール５の操舵角変化と転舵輪７の転舵角変化との関係が非線形となるように構成されている。
詳しくは、コラム軸３は、ステアリングホイール５が連結される第１軸としての入力軸１１と、中間軸に連結される第２軸としての出力軸１２とを備えている。ステアリングコラム４は、入力軸１１が収容されるコラムチューブ１３と、出力軸１２が収容されるハウジング１４とを備えている。入力軸１１は、軸受１５ａ，１５ｂによってコラムチューブ１３内で回転可能に支持されている。また、出力軸１２は、軸受１６ａ〜１６ｃによってハウジング１４内で回転可能に支持されている。そして、コラム軸３は、互いに所定量偏心して配置された入力軸１１と出力軸１２とが舵角比可変機構１７によって一体回転可能に連結されることにより構成されている。これにより、ステアリングホイール５の操舵角変化と転舵輪７の転舵角変化との関係が非線形となる。なお、本実施形態のステアリング装置１は、所謂コラム式の電動パワーステアリング装置として構成されており、出力軸１２には、モータに駆動連結されたウォーム軸（ともに図示略）と噛合するウォームホイール２１が固定されている。
【００１６】
より詳しくは、図２に示すように、舵角比可変機構１７は、入力軸１１と一体回転可能に連結されたカム部材３１と、入力軸１１の軸線Ｌ１と出力軸１２の軸線Ｌ２との偏心量よりも大きく偏心した位置で出力軸１２と一体回転可能に連結された偏心ピン３２とを備えている。さらに、舵角比可変機構１７は、偏心ピン３２の外周に巻き付けられるコイルバネ３３を備えている。
【００１７】
カム部材３１は、直方体状に形成されている。カム部材３１には、軸線方向の入力軸１１側に突出する突出部３４が形成されている。また、カム部材３１には、入力軸１１及び出力軸１２の軸線方向と直交する方向に延びるとともに出力軸１２側に開口した直線状のカム溝３５が形成されている。さらに、カム部材３１には、カム溝３５と連続する収容部３６が形成されており、出力軸１２の入力軸１１側の端部が収容部３６内に挿入されている。なお、収容部３６は、コラム軸３の回転に伴って出力軸１２と干渉しないような断面円形状に形成されている（図５参照）。一方、入力軸１１の出力軸１２側の端部には、出力軸１２側に開口した嵌合穴３７が形成されている。そして、カム部材３１は、突出部３４が嵌合穴３７に嵌合することにより、入力軸１１と一体回転可能に連結されている。
【００１８】
図３及び図４に示すように、偏心ピン３２は、支軸４１と、支軸４１の外周に回転可能に支持されるコマ部材４２とを有している。コマ部材４２は、コイルバネ３３が巻き付けられる円筒状の巻付け部４３、及び巻付け部４３の軸方向両端から径方向外側（入力軸１１及び出力軸１２の軸線方向と直交する方向）に延出されたフランジ状のストッパ部４４を有している。コマ部材４２の中心には、支軸４１が摺動可能に挿入される挿入孔４５が形成されている。そして、コマ部材４２は、挿入孔４５に支軸４１が挿入されることにより、偏心ピン３２の軸線Ｌ３周りで回転可能となっている。なお、本実施形態のコマ部材４２は、潤滑油を含浸させた多孔質の焼結金属により構成されており、支軸４１周りでの円滑な回転が確保されている。
【００１９】
一方、図２に示すように、出力軸１２の入力軸１１側の端部には、円環状の連結部材４６が出力軸１２と同軸状に固定されている。連結部材４６には、その中心（出力軸１２の軸線Ｌ２）から上記所定量（入力軸１１と出力軸１２との偏心量）よりも大きく離れた位置に、取付孔４７が形成されている。そして、支軸４１は、その軸線Ｌ３が入力軸１１の軸線Ｌ１及び出力軸１２の軸線Ｌ２と平行になるように連結部材４６の取付孔４７に挿入されている。これにより、偏心ピン３２は、出力軸１２の軸線Ｌ２から上記所定量よりも大きく偏心した位置において、該軸線Ｌ２を中心として出力軸１２と一体回転可能に連結されている。
【００２０】
図３及び図４に示すように、コイルバネ３３は、金属線（線材）を螺旋状に湾曲させることにより構成されている。そして、コイルバネ３３は、その螺旋を構成する複数のリング状部５１がカム溝３５の側面３５ａと偏心ピン３２の外周面３２ａとの間で圧縮されるようにコマ部材４２の巻付け部４３の外周に巻き付けられている。なお、本実施形態では、コイルバネ３３は、巻付け部４３の外周に複数周に亘って螺旋状に巻き付けられている。また、各リング状部５１の圧縮量は、コマ部材４２のストッパ部４４がカム溝３５の一方の側面３５ａに当接した状態で、カム溝３５の他方の側面３５ａ及び偏心ピン３２（コマ部材４２）の外周面３２ａとリング状部５１との接触が維持されるように設定されている。さらに、各リング状部５１は、四角形状に形成されている。なお、本実施形態のコイルバネ３３を構成する金属線の外周には、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）等の自己潤滑性を有する樹脂材料がコーティングされている。
【００２１】
次に、本実施形態の舵角比可変機構１７の動作（作用）について説明する。
図５に示すように、入力軸１１に連結されたカム部材３１の回転は、カム溝３５内におけるコマ部材４２の移動、及び偏心ピン３２を中心としたコマ部材４２の回転により許容される。そして、入力軸１１の回転は、コマ部材４２に連結された偏心ピン３２がカム部材３１の回転に伴い出力軸１２の同心円上を移動することにより、出力軸１２に伝達される。
【００２２】
ここで、図５において、破線で示す円は上記カム部材３１の回転に伴い移動する偏心ピン３２（の軸心）の軌跡を示す。また、二点鎖線で示す各円は、実線で示すステアリング中立位置（操舵角ゼロ）にある偏心ピン３２の位置（Ｐ０）から、カム部材３１の回転（６０°間隔）に応じた偏心ピン３２の位置（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１´，Ｐ２´，Ｐ３）を示している。つまり、同図に示すように、偏心ピン３２の位置が「Ｐ０」に近いほど、カム部材３１の回転角変化に対する偏心ピン３２の位置変化が小さく、また偏心ピン３２の位置が「Ｐ３」に近いほど、カム部材３１の回転角変化に対する偏心ピン３２の位置変化が大きくなる。これにより、ステアリング装置１では、ステアリング操作により生じる入力軸１１の回転角変化と出力軸１２の回転角変化との関係、すなわち操舵角変化と転舵角変化との関係が非線形なものとなる。
【００２３】
そして、本実施形態では、カム溝３５の各側面３５ａと偏心ピン３２の外周面３２ａとの間にコイルバネ３３のリング状部５１が圧縮された状態で設けられているため、カム部材３１と偏心ピン３２との間（入力軸１１と出力軸１２との間）でトルクが伝達される際に、偏心ピン３２（コマ部材４２）がカム溝３５の側面３５ａに衝突することが抑制される。また、コマ部材４２には、ストッパ部４４が設けられているため、例えば入力軸１１から出力軸１２に大きなトルクを伝達する場合には、ストッパ部４４がカム溝３５の側面３５ａに接触することで、該ストッパ部４４を介してトルク伝達が行われる。
【００２４】
次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）カム溝３５の側面３５ａと偏心ピン３２の外周面３２ａとの間で、コイルバネ３３の螺旋を構成するリング状部５１が圧縮されるように配置したため、例えばステアリング操作に伴うカム部材３１の回転開始時や逆入力の印加時等に、カム部材３１と偏心ピン３２（コマ部材４２）とが互いに衝突して異音が発生することを抑制できる。
【００２５】
（２）コイルバネ３３を金属線により構成したため、例えばカム溝の側面３５ａと偏心ピン３２の外周面３２ａとの間にゴム等からなる弾性体を設ける場合に比べ、熱等によって劣化し難く、長期間に亘って異音の発生を抑制できる。
【００２６】
（３）入力軸１１と出力軸１２との間で大きなトルクが伝達される場合には、ストッパ部４４を介してトルク伝達が行われるようにしたため、コイルバネ３３の各リング状部５１が過度に圧縮されることを抑制でき、例えばコイルバネ３３の長寿命化を図ることができる。
【００２７】
（４）各リング状部５１を四角形状に形成したため、リング状部５１とカム溝３５の側面３５ａ及び偏心ピン３２の外周面３２ａとの接触面積が大きくなるため、リング状部５１に作用する圧力（面圧）を低減でき、例えばコイルバネ３３の長寿命化を図ることができる。
【００２８】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、偏心ピン３２がコマ部材４２を有する構成としたが、これに限らず、コマ部材４２をしない構成としてもよい。
【００２９】
具体的には、図６及び図７に示す例では、偏心ピン３２は、円柱状の巻付け部６１、及び巻付け部６１の軸方向両側から径方向外側に突出するフランジ状のストッパ部６２を有している。そして、コイルバネ３３は、巻付け部６１の外周に螺旋状に巻き付けられている。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３０】
・上記実施形態では、コイルバネ３３を、コマ部材４２の外周に複数周に亘って巻き付けたが、一周のみ巻き付けられるようにしてもよい。なお、このようにコイルバネ３３の巻き数を変更することで、カム部材３１及び偏心ピン３２に作用するコイルバネ３３の弾性力や、コイルバネ３３の各リング状部に作用する圧力等を容易に調整できる。
【００３１】
・上記実施形態において、リング状部５１を、例えば六角形状等の他の多角形状や円形状等に形成してもよい。
・上記実施形態では、コマ部材４２がストッパ部４４を有する構成としたが、これに限らず、例えばコマ部材４２を、その軸方向の全体に亘って一定の外径を有する円筒状とし、コマ部材４２にストッパ部４４を設けなくてもよい。
【００３２】
・上記実施形態において、コイルバネ３３を構成する金属線の外周に、自己潤滑性を有する樹脂材料をコーティングしなくてもよい。
・上記実施形態では、コマ部材４２を焼結含油金属により構成し、コマ部材４２の挿入孔４５に支軸４１を摺動可能に挿入したが、これに限らず、コマ部材４２を焼結含油金属以外の材料で構成し、支軸４１との間にニードルベアリング等の軸受を介在させる構成としてもよい。
【００３３】
・上記実施形態では、入力軸１１を第１軸として構成し、出力軸１２を第２軸として構成したが、出力軸１２を第１軸として構成して該出力軸１２にカム部材３１を設けるとともに、入力軸１１を第２軸として構成して該入力軸１１に偏心ピン３２を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１…ステアリング装置、３…コラム軸、１１…入力軸、１２…出力軸、１７…舵角比可変機構、３１…カム部材、３２…偏心ピン、３３…コイルバネ、３５…カム溝、４１…支軸、４２…コマ部材、４３，６１…巻付け部、４４，６２…ストッパ部、５１…リング状部、Ｌ１〜Ｌ３…軸線。
【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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