(57)【要約】【課題】車両衝突時の衝撃吸収構造の簡易化を可能にするモータ駆動のステアリング装置を提供する。【解決手段】モータ１５の駆動力により伸縮するステアリング装置１００は、モータ１５と、伸縮可能なステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１を回転可能に支持し、且つ伸縮するステアリングシャフト１１と共に移動するチューブ１２と、モータ１５の回転駆動力をチューブ１２に伝達する駆動力伝達部１６とを備える。駆動力伝達部１６は、モータ１５の回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換部材１６１と、駆動力変換部材１６１をチューブ１２に接続する接続部材１６ｃとを有し、接続部材１６ｃは、二次衝突時、ステアリングシャフト１１及びチューブ１２を介して受ける衝撃力により接続を解除するように破断するよう構成される。【選択図】図３
2019127182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動力により伸縮するステアリング装置であって、
モータと、
伸縮可能な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支持し、且つ伸縮する前記ステアリングシャフトと共に移動する支持部材と、
前記モータの回転駆動力を前記支持部材に伝達する駆動力伝達部とを備え、
前記駆動力伝達部は、
前記モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換部材と、
前記駆動力変換部材を、前記モータ又は前記支持部材に接続する接続部材とを有し、
前記接続部材は、二次衝突時、前記ステアリングシャフト及び前記支持部材を介して受ける衝撃力により接続を解除するように破断するよう構成される
ステアリング装置。
【請求項２】
前記駆動力変換部材は、
前記モータの回転駆動力により回転する第一部材と、
前記支持部材と接続される第二部材とを有し、
前記第二部材は、前記第一部材の回転動作を前記第二部材の直線動作に変換するように、前記第一部材と係合する
請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記接続部材は、前記第一部材又は前記第二部材の少なくとも一部である
請求項２に記載のステアリング装置。
【請求項４】
前記第一部材及び前記第二部材の一方は、ネジ付きシャフトであり、
前記第一部材及び前記第二部材の他方は、前記ネジ付きシャフトに螺合するネジ穴付き部材である
請求項２または３に記載のステアリング装置。
【請求項５】
前記接続部材は、前記駆動力変換部材と一体成形された樹脂部材である
請求項１〜４のいずれか一項に記載のステアリング装置。
【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】
ステアリング装置には、車両の衝突によって運転者がステアリングホイールに衝突する二次衝突の際、運転者の衝撃を吸収する機構が要求される。例えば、特許文献１には、二次衝突時の衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収装置が開示されている。衝撃吸収装置は、運転者からステアリングホイールまでの距離を調節することができるテレスコピックステアリング装置に用いられている。衝撃吸収装置は、ステアリングシャフトが挿通され且つステアリングコラムのテレスコ移動部分を構成するチューブと、車体との間に配置され、具体的には、チューブを支持及び固定する被支持部材と、車体のリンフォースメントの取付部との間に介在するように配置される。二次衝突によりステアリングコラムに衝撃が加わった場合、被支持部材をリンフォースメントの取付部に固定するリンフォースメントの取付ピンが破断し、それにより、チューブは、被支持部材と共に車両の前方へ移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５９６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、モータの駆動力により動作するテレスコピックステアリング装置が検討されている。このようなステアリング装置では、チューブは、モータと機械的に接続されて自在に移動するため、特許文献１のように被支持部材に固定されない。特許文献１の衝撃吸収装置をモータ駆動のテレスコピックステアリング装置に適用する場合、ステアリングコラムの衝撃を被支持部材に伝達する構造、及び、被支持部材と共にチューブを移動する構造が必要となるため、その構造が複雑になる。しかしながら、コスト低減及び小型化等のため、ステアリング装置には、構造の簡易化が要求される。
【０００５】
そこで、本発明は、車両衝突時の衝撃吸収構造の簡易化を可能にするモータ駆動のステアリング装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によるステアリング装置は、モータの駆動力により伸縮するステアリング装置であって、モータと、伸縮可能な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支持し、且つ伸縮する前記ステアリングシャフトと共に移動する支持部材と、前記モータの回転駆動力を前記支持部材に伝達する駆動力伝達部とを備え、前記駆動力伝達部は、前記モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換部材と、前記駆動力変換部材を、前記モータ又は前記支持部材に接続する接続部材とを有し、前記接続部材は、二次衝突時、前記ステアリングシャフト及び前記支持部材を介して受ける衝撃力により接続を解除するように破断するよう構成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るステアリング装置によると、車両衝突時の衝撃吸収構造が簡易になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るステアリング装置の外観を示す模式的な側面図である。
【図２】図２は、図１のステアリング装置におけるステアリングシャフトの軸心を通る模式的な断面側面図である。
【図３】図３は、図１のステアリング装置におけるステアリングシャフトの軸心を通る図２と別の断面での模式的な断面側面図である。
【図４】図４は、図３のステアリング装置において、駆動力伝達部の周辺を拡大した模式的な断面側面図である。
【図５】図５は、図４のステアリング装置における二次衝突発生時の状態を示す模式的な断面側面図である。
【図６】図６は、実施の形態２に係るステアリング装置を図４と同様に示す模式的な断面側面図である。
【図７】図７は、実施の形態３に係るステアリング装置を図４と同様に示す模式的な断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態に係るステアリング装置を、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明される実施の形態は、包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ（工程）、並びにステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、以下の実施の形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った表現が、用いられる場合がある。例えば、略平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数％〜１０数％程度の差異を含むことも意味する。他の「略」を伴った表現についても同様である。また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。さらに、各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。
【００１０】
［実施の形態１］
実施の形態１に係るステアリング装置１００を説明する。本実施の形態では、ステアリング装置１００は、自動車等の車両に搭載される。ステアリング装置１００は、モータの駆動力により伸縮可能であり、運転者からステアリングホイール２までの距離を調節することができる電動式のテレスコピックステアリング装置である。
【００１１】
図１には、実施の形態１に係るステアリング装置１００の外観を示す模式的な側面図が示されている。ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１を回転可能に支持するチューブ１２と、チューブ１２を軸心方向に摺動可能に支持するハウジング１３と、ハウジング１３を車体の被取付部１に固定する固定台１４とを備える。さらに、ステアリング装置１００は、チューブ１２を軸心方向に移動させるモータ１５と、モータ１５の回転駆動力を直線方向の直線駆動力に変換しチューブ１２に伝達する駆動力伝達部１６と、モータ１５の回転駆動力を減速して駆動力伝達部１６に伝達する減速装置１７とを備える。
【００１２】
ステアリングシャフト１１の一方の端部１１ａａには、ステアリングホイール２が接続され、ステアリングシャフト１１の他方の端部１１ｂｂには、操舵機構が接続される。ステアリングホイール２の操舵を操舵機構に伝達するステアリングシャフト１１は、鉄などの金属等のねじれ方向の剛性及び強度を有する材料で構成されている。ステアリングシャフト１１は、円筒状のチューブ１２に挿入されている。
【００１３】
チューブ１２は、ステアリングシャフト１１の軸心Ａ方向に延びる円筒状部材であり、ステアリングシャフト１１の周囲を外側から覆う。チューブ１２は、ステアリングシャフト１１を軸心Ａを中心に回転可能に支持する。ステアリングシャフト１１は軸心Ａ方向でチューブ１２に対して固定される。チューブ１２は、軸心Ａ方向に、ステアリングシャフト１１と共に移動する。ステアリングシャフト１１を支持するチューブ１２は、鉄などの金属等の剛性及び強度を有する材料で構成されている。本実施の形態では、ステアリングシャフト１１及びチューブ１２は、軸心Ａにおいて同軸上に配置されるが、これに限定されず、互いの軸心がずれていてもよい。なお、チューブ１２は、円筒状部材に限定されず、ステアリングシャフト１１を軸心Ａを中心に回転可能に支持する支持部材であればよい。そして、ステアリングシャフト１１は、軸心Ａ方向でチューブ１２に対して固定されればよい。ここで、チューブ１２は、支持部材の一例である。
【００１４】
ここで、軸心Ａ方向をｚ軸方向と定義し、ｚ軸方向のうち、端部１１ｂｂから端部１１ａａに向かう方向をｚ軸正方向とし、その反対方向をｚ軸負方向と定義する。ｚ軸方向は、後述するステアリングシャフト１１の伸縮方向でもある。また、ｚ軸に垂直であり且つステアリングシャフト１１から被取付部１に向かう方向をｘ軸方向と定義し、ｘ軸方向のうち、被取付部１からステアリングシャフト１１に向かう方向をｘ軸正方向とし、その反対方向をｘ軸負方向と定義する。また、ｘ軸方向及びｚ軸方向に垂直な方向をｙ軸方向と定義し、ｙ軸方向のうち、図１の紙面の奥行き方向をｙ軸正方向とし、その反対方向をｙ軸負方向と定義する。
【００１５】
図２は、図１のステアリング装置１００におけるステアリングシャフト１１の軸心Ａを通る模式的な断面側面図を示す。なお、図２は、図１において、軸心Ａを通り且つｘｚ平面に平行な断面をｙ軸負方向に向かって見た断面図であり、固定台１４の図示が省略されている。図３は、図１のステアリング装置１００におけるステアリングシャフト１１の軸心Ａを通る図２と別の断面での模式的な断面側面図を示す。なお、図３は、図１において、軸心Ａを通り且つｙｚ平面に平行な断面をｘ軸負方向に向かって見た断面図であり、固定台１４の図示が省略されている。
【００１６】
図１〜図３に示すように、ステアリングシャフト１１は、円筒状のアッパーシャフト１１ａ及びロアーシャフト１１ｂを含む。アッパーシャフト１１ａの一方の端部は、端部１１ａａを構成し、アッパーシャフト１１ａの他方の端部１１ａｂは、ロアーシャフト１１ｂの一方の端部１１ｂａ内に挿入される。ロアーシャフト１１ｂの他方の端部は、端部１１ｂｂを構成する。端部１１ａｂの外周面及び端部１１ｂａの内周面には、スプラインが形成されており、アッパーシャフト１１ａ及びロアーシャフト１１ｂは、スプライン嵌合する。つまり、アッパーシャフト１１ａは、ロアーシャフト１１ｂに対して、軸心Ａを中心として回転できないが、軸心Ａ方向にスライド移動可能である。なお、端部１１ａｂ内に端部１１ｂａが挿入される構成であってもよい。
【００１７】
アッパーシャフト１１ａは、端部１１ａａの近傍において、チューブ１２の内周面に固定された軸受３１を介して、チューブ１２によって軸心Ａを中心として回転可能に支持されている。アッパーシャフト１１ａは、軸受３１を介して、軸心Ａ方向にチューブ１２に対して固定されている。ロアーシャフト１１ｂは、端部１１ｂｂの近傍において、ハウジング１３の内周面１３ｂに固定された軸受３２を介して、ハウジング１３によって軸心Ａを中心として回転可能に支持されている。ロアーシャフト１１ｂは、軸受３２を介して、軸心Ａ方向にハウジング１３に対して固定されている。軸受３１及び３２の例は、転がり軸受である。
【００１８】
上述のようなアッパーシャフト１１ａ及びロアーシャフト１１ｂは、チューブ１２及びハウジング１３に対して、軸心Ａを中心として一体的に回転することができる。アッパーシャフト１１ａは、チューブ１２と一体的に、ロアーシャフト１１ｂ及びハウジング１３に対して、軸心Ａ方向にスライドすることできる。このようなステアリングシャフト１１は、伸縮する、つまりテレスコ動作することができ、チューブ１２は、伸縮するステアリングシャフト１１、つまり、伸縮動作するアッパーシャフト１１ａと共に移動する。
【００１９】
固定台１４は、軸心Ａに対して交差する方向であるｘ軸負方向に位置する被取付部１に固定され、それにより、ハウジング１３を被取付部１に固定する。固定台１４は、鉄、アルミニウム合金などの金属及び硬質樹脂等の剛性及び強度を有する材料で構成され、本実施の形態では、小型化及び軽量化のためにフレーム状に構成されている。ハウジング１３は、筒状の形状を有し、円筒状の内周面１３ｂを有している。ハウジング１３は、内周面１３ｂの内側の内部空間１３ａ内に、ステアリングシャフト１１及びチューブ１２を収容する。内部空間１３ａは、ｚ軸正方向及びｚ軸負方向で開口する。ハウジング１３は、内周面１３ｂ上において、チューブ１２を軸心Ａ方向に摺動可能に支持し、軸受３２を介してステアリングシャフト１１を回転可能に支持する。このようなハウジング１３は、ステアリングシャフト１１を、軸心Ａの側方から、チューブ１２を介して支持する。このとき、ステアリングシャフト１１は、内部空間１３ａを通り、ハウジング１３の２つの開口からハウジング１３の外部に突出する。チューブ１２は、ステアリングシャフト１１の端部１１ａａに近位のハウジング１３の開口を通って、内部空間１３ａからハウジング１３の外部に延びる。ハウジング１３は、アルミニウム合金などの金属及び硬質樹脂等の剛性及び強度を有する材料で構成されている。
【００２０】
ハウジング１３の外側では、モータ１５及び減速装置１７がハウジングに固定されている。また、減速装置１７からは、駆動力伝達部１６のネジ付きシャフト１６ａが延びている。ネジ付きシャフト１６ａは、外周面に雄ネジが形成された直線的な棒状部材であり、ハウジング１３に対してｘｙｚ軸方向に移動しないように位置が固定されている。モータ１５の図示しない回転軸及びネジ付きシャフト１６ａは、並列に配置され、減速装置１７から同様の方向に、具体的には、ｚ軸正方向に延びる。このような減速装置１７、モータ１５及びネジ付きシャフト１６ａの構成は、省スペース化に貢献する。減速装置１７は、モータ１５の回転軸と一体に回転するギヤと、ネジ付きシャフト１６ａの端部に配置され且つネジ付きシャフト１６ａと一体に回転するギヤと、これらのギヤにギヤ係合するギヤとを含む。減速装置１７は、回転速度を低下し且つ回転駆動力を増加しつつ、モータ１５の回転駆動力をネジ付きシャフト１６ａに伝達する。ネジ付きシャフト１６ａは、減速装置１７を介したモータ１５の回転駆動力によって、その軸心を中心としたネジ回転の方向に回転する。モータ１５の回転方向が変更されることによって、ネジ付きシャフト１６ａは回転方向を変える。モータ１５は、本実施の形態では、電動モータであるが、圧力モータ等の他のモータであってもよい。ここで、ネジ付きシャフト１６ａは、第一部材の一例である。
【００２１】
図４に示すように、駆動力伝達部１６は、ネジ付きシャフト１６ａに加えて、ネジ穴付き部材１６ｂと、接続部材１６ｃとを有している。なお、図４は、図３のステアリング装置１００において、駆動力伝達部１６の周辺を拡大した模式的な断面側面図である。ネジ穴付き部材１６ｂは、ネジ付きシャフト１６ａの雄ネジに螺合し且つネジ穴付き部材１６ｂを貫通する雌ネジ穴１６ｂａを有している。ネジ付きシャフト１６ａに螺合するネジ穴付き部材１６ｂは、ネジ付きシャフト１６ａが回転することによって、ネジ付きシャフト１６ａ上を軸心方向、例えば、ｚ軸方向に直線移動する。ネジ付きシャフト１６ａの回転方向に応じて、ネジ穴付き部材１６ｂは、ネジ付きシャフト１６ａ上を進退する。このようなネジ付きシャフト１６ａ及びネジ穴付き部材１６ｂは、駆動力変換部材１６１を構成し、モータ１５の回転駆動力を、ネジ穴付き部材１６ｂを直線移動する直線駆動力に変換する。本実施の形態では、ネジ付きシャフト１６ａ及びネジ穴付き部材１６ｂの構成材料は、特に限定しないが、例えば、ネジ付きシャフト１６ａは、鉄などの金属等の剛性及び強度を有する材料で構成されている。また、ネジ穴付き部材１６ｂは、鉄、アルミニウム合金などの金属及び樹脂等の材料で構成されている。ここで、ネジ穴付き部材１６ｂは、第二部材の一例である。
【００２２】
接続部材１６ｃは、ハウジング１３の周壁に形成された貫通穴１３ｃを介して、ネジ穴付き部材１６ｂとチューブ１２とを接続する。貫通穴１３ｃは、ハウジング１３の内周面１３ｂからハウジング１３の外部に延び、長手方向が軸心Ａ方向である長穴状に形成されている。貫通穴１３ｃは、ネジ穴付き部材１６ｂが移動し得る範囲にわたって形成されている。
【００２３】
ネジ穴付き部材１６ｂは、貫通穴１３ｃを介してチューブ１２の外周面１２ｂに対向する表面１６ｂｂ上に、筒状の凹部１６ｂｃを有している。凹部１６ｂｃは、表面１６ｂｂから、外周面１２ｂから離れる方向に向かって、具体的には、チューブ１２の径方向外側に向かって窪む。凹部１６ｂｃの窪む方向は、雌ネジ穴１６ｂａの軸心方向と交差し、本実施の形態では、直交する。凹部１６ｂｃの窪む方向は、雌ネジ穴１６ｂａの径方向でもある。凹部１６ｂｃは、雌ネジ穴１６ｂａと表面１６ｂｂとの間、つまり、雌ネジ穴１６ｂａと外周面１２ｂとの間に位置する。
【００２４】
柱状の接続部材１６ｃは、凹部１６ｂｃに挿入され嵌合する。凹部１６ｂｃ内の接続部材１６ｃの先端部分は、表面１６ｂｂから突出している。突出する接続部材１６ｃの先端部分１６ｃａは、チューブ１２の外周面１２ｂ上に形成された係合穴１２ａに挿入され嵌合する。本実施の形態では、係合穴１２ａは、チューブ１２の周壁を貫通するが、貫通しなくてもよい。ネジ穴付き部材１６ｂと接続部材１６ｃとの間のがたつきを抑えるために、凹部１６ｂｃ及び接続部材１６ｃは、ぴったりと嵌合することが好ましい。チューブ１２と接続部材１６ｃとの間のがたつきを抑えるために、係合穴１２ａ及び接続部材１６ｃは、ぴったりと嵌合することが好ましい。さらに、凹部１６ｂｃ及び接続部材１６ｃの軸心に垂直な断面形状、並びに、係合穴１２ａの形状は、円形であってもよいが、円形以外の形状であってもよい。後者の場合、チューブ１２、接続部材１６ｃ及びネジ穴付き部材１６ｂの間において、相対的な回転が効果的に抑えられる。
【００２５】
接続部材１６ｃは、チューブ１２及びネジ穴付き部材１６ｂよりも低い強度を有する材料で構成されている。接続部材１６ｃの構成材料の例は、樹脂等である。樹脂は、硬質樹脂であってもなくてもよい。本実施の形態では、接続部材１６ｃは、樹脂で構成され、アウトサート成形又はインサート成形等の樹脂成形法により、ネジ穴付き部材１６ｂと一体的に形成される。このような接続部材１６ｃは、ネジ穴付き部材１６ｂと一体化され、ネジ穴付き部材１６ｂの一部として機能する。また、接続部材１６ｃは、本実施の形態では、中実に構成されているが、中空に構成されてもよい。
【００２６】
このような接続部材１６ｃは、駆動力変換部材１６１、具体的には、ネジ穴付き部材１６ｂをチューブ１２に接続し、ネジ穴付き部材１６ｂの直線駆動力をチューブ１２に伝達する。つまり、接続部材１６ｃは、ネジ穴付き部材１６ｂとチューブ１２とを一体的に移動可能にする。ネジ穴付き部材１６ｂの表面１６ｂｂは、チューブ１２の外周面１２ｂに接触してもしなくてもよい。接触する場合、表面１６ｂｂは、チューブ１２の外周面１２ｂに倣うように湾曲した形状であってもよい。この場合、ネジ穴付き部材１６ｂは、接続部材１６ｃの曲がりに対する強度を補強する。
【００２７】
接続部材１６ｃは、凹部１６ｂｃに挿入され且つ係合穴１２ａを貫通するため、ネジ穴付き部材１６ｂ及びチューブ１２との嵌合強度を向上する。このような嵌合強度を接続部材１６ｃが有するため、ネジ穴付き部材１６ｂの小型化が可能になり、具体的には、ネジ穴付き部材１６ｂの雌ネジ穴１６ｂａとチューブ１２の外周面１２ｂとの距離の減少が可能になる。つまり、ネジ付きシャフト１６ａがハウジング１３に接近して配置され得る。このことは、ハウジング１３の径方向での駆動力伝達部１６の小型化に貢献する。
【００２８】
上述の構成において、モータ１５が回転駆動し、ネジ付きシャフト１６ａを一方の方向に回転する時、ネジ穴付き部材１６ｂは、ｚ軸正方向、つまり、ステアリングシャフト１１を伸長する方向Ｄ１に直線的に移動する。このとき、ネジ穴付き部材１６ｂは、接続部材１６ｃ及びチューブ１２を、ネジ穴付き部材１６ｂと一緒に方向Ｄ１に移動させる。これにより、チューブ１２は、ステアリングシャフト１１のアッパーシャフト１１ａを一緒に方向Ｄ１に移動させ、ステアリングシャフト１１を伸長する。
【００２９】
また、モータ１５が回転駆動し、ネジ付きシャフト１６ａを一方の方向と反対の他方の方向に回転する時、ネジ穴付き部材１６ｂは、ｚ軸負方向、つまり、ステアリングシャフト１１を収縮する方向Ｄ２に移動する。このとき、ネジ穴付き部材１６ｂは、接続部材１６ｃ及びチューブ１２を、ネジ穴付き部材１６ｂと一緒に方向Ｄ２に移動させる。これにより、チューブ１２は、ステアリングシャフト１１のアッパーシャフト１１ａを一緒に方向Ｄ２に移動させ、ステアリングシャフト１１を収縮する。
【００３０】
ネジ穴付き部材１６ｂの移動とチューブ１２の移動とを連動するために、接続部材１６ｃは、モータ１５の駆動力をネジ穴付き部材１６ｂからチューブ１２に伝達し且つチューブ１２を移動させる剛性を有する。方向Ｄ１へチューブ１２を移動させる場合、チューブ１２とハウジング１３との間では、ハウジング１３の内周面１３ｂにおいて、静止摩擦力又は動摩擦力が発生し、これらの力は、摺動抵抗力としてチューブ１２に作用する。この摺動抵抗力は、方向Ｄ２の剪断力として、チューブ１２を介して接続部材１６ｃの先端部分１６ｃａに作用する。同様に、方向Ｄ２へチューブ１２を移動させる場合、チューブ１２とハウジング１３との間で発生する静止摩擦力又は動摩擦力が、摺動抵抗力としてチューブ１２に作用する。この摺動抵抗力は、方向Ｄ１の剪断力として、チューブ１２を介して接続部材１６ｃの先端部分１６ｃａに作用する。接続部材１６ｃの剪断抵抗力が、チューブ１２の摺動抵抗力以上であると、接続部材１６ｃに亀裂、破断等が生じない。よって、接続部材１６ｃは、チューブ１２の摺動抵抗力以上の剪断抵抗力を有するように構成される。
【００３１】
さらに、二次衝突発生時のステアリング装置１００の動作を説明する。図１及び図４を参照すると、ステアリング装置１００を搭載する車両が衝突すると、車両の運転者がステアリングホイール２に衝突する二次衝突が発生することがある。この場合、ステアリングシャフト１１には、ステアリングホイール２を介して、方向Ｄ２の衝撃力が作用する。この衝撃力は、チューブ１２に対して、方向Ｄ２に移動させるように作用する。これにより、駆動力伝達部１６の接続部材１６ｃは、チューブ１２から方向Ｄ２の剪断力を受ける。
【００３２】
接続部材１６ｃの剪断抵抗力は、上述のような衝撃力よりも小さくなるように、予め設定されている。例えば、接続部材１６ｃは、当該衝撃力に起因する方向Ｄ１の剪断力により破断する強度を有するように構成されている。このため、図５に示すように、接続部材１６ｃの先端部分１６ｃａは、衝撃力によってチューブ１２の外周面１２ｂにおいて破断し、チューブ１２とネジ穴付き部材１６ｂとの接続を解除する。その後、チューブ１２は、衝撃力によって、方向Ｄ２にさらに移動する。なお、図５は、図４のステアリング装置１００における二次衝突発生時の状態を示す模式的な断面側面図である。接続部材１６ｃは、破断する際に、衝撃力、つまり衝撃エネルギーを吸収する。このように、接続部材１６ｃは、二次衝突時、破断することによって衝撃エネルギーを吸収し、且つステアリングシャフト１１を縮める方向へのチューブ１２の移動を許容する。これにより、運転者がステアリングホイール２から受ける衝撃が低減する。
【００３３】
上述したように、実施の形態１に係るステアリング装置１００は、モータ１５の駆動力により伸縮する。ステアリング装置１００は、モータ１５と、伸縮可能なステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１を回転可能に支持し、且つ伸縮するステアリングシャフト１１と共に移動する支持部材としてのチューブ１２と、モータ１５の回転駆動力をチューブ１２に伝達する駆動力伝達部１６とを備える。駆動力伝達部１６は、モータ１５の回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換部材１６１と、駆動力変換部材１６１をチューブ１２に接続する接続部材１６ｃとを有し、接続部材１６ｃは、二次衝突時、ステアリングシャフト１１及びチューブ１２を介して受ける衝撃力により接続を解除するように破断するよう構成される。
【００３４】
上記構成によると、接続部材１６ｃは、駆動力伝達部１６とチューブ１２とを接続し、モータ１５の駆動力をチューブ１２に伝達する構造の一部を構成する。また、二次衝突時、接続部材１６ｃは、破断することによって上記接続を解除し、駆動力伝達部１６に対するチューブ１２の移動を可能にする。さらに、接続部材１６ｃは、破断の際に、二次衝突時の衝撃エネルギーを吸収する。このような接続部材１６ｃは、運転者からステアリングシャフト１１及びチューブ１２へ加えられる衝撃を吸収する。このように、ステアリングシャフト１１の伸縮のためにチューブ１２を移動する構成要素が、チューブ１２へ加えられる衝撃を低減する構成要素を兼ねる。よって、チューブ１２の移動及びチューブ１２への衝撃の低減のための構造は、部品点数を低減し、簡易になる。従って、ステアリング装置１００は、二次衝突時の衝撃吸収構造の簡易化を可能にする。
【００３５】
また、実施の形態１に係るステアリング装置１００では、駆動力変換部材１６１は、モータ１５の回転駆動力により回転する第一部材としてのネジ付きシャフト１６ａと、チューブ１２と接続される第二部材としてのネジ穴付き部材１６ｂとを有し、ネジ穴付き部材１６ｂは、ネジ付きシャフト１６ａの回転動作をネジ穴付き部材１６ｂの直線動作に変換するように、ネジ付きシャフト１６ａと係合する。例えば、ネジ穴付き部材１６ｂは、ネジ付きシャフト１６ａに螺合する。上記構成によると、駆動力変換部材１６１は、２つの部材によって、モータ１５の回転駆動力を直線駆動力に変換する。よって、駆動力変換部材１６１の構造の簡易化が可能になる。
【００３６】
また、実施の形態１に係るステアリング装置１００では、接続部材１６ｃは、ネジ穴付き部材１６ｂの一部である。上記構成によると、ネジ穴付き部材１６ｂは、接続部材１６ｃと一緒に、つまり一体的に動作し、チューブ１２を移動させることができる。さらに、ネジ穴付き部材１６ｂと接続部材１６ｃとの接続部分のがたつきが抑えられるため、チューブ１２のスムーズな移動が可能になる。
【００３７】
また、実施の形態１に係るステアリング装置１００では、接続部材１６ｃは、駆動力変換部材１６１と一体成形された樹脂部材である。例えば、接続部材１６ｃは、ネジ穴付き部材１６ｂと一体成形される。上記構成によると、接続部材１６ｃと駆動力変換部材１６１とが一体化される。また、接続部材１６ｃ及び駆動力変換部材１６１からなる組立体の小型化が可能になり、例えば、接続部材１６ｃ及びネジ穴付き部材１６ｂからなる組立体が小型化され得る。これにより、ネジ付きシャフト１６ａをチューブ１２により近く配置することができるため、ステアリング装置１００の小型化が可能になる。
【００３８】
［実施の形態２］
実施の形態２に係るステアリング装置を説明する。実施の形態２に係るステアリング装置では、接続部材の構成が実施の形態１と異なる。以下において、実施の形態１と異なる点を中心に説明し、実施の形態１と同様の点の説明を省略する。例えば、図６は、実施の形態２に係るステアリング装置を図４と同様に示す。
【００３９】
図６に示すように、実施の形態２に係るステアリング装置の駆動力伝達部２１６は、ネジ付きシャフト１６ａと、チューブ１２及びネジ付きシャフト１６ａを接続する接続部材２１６ｃとを有する。接続部材２１６ｃは、実施の形態１のネジ穴付き部材１６ｂ及び接続部材１６ｃが同一材料で一体的に形成された構成を有している。接続部材２１６ｃは、実施の形態１のネジ穴付き部材１６ｂ及び接続部材１６ｃの機能を含む。具体的には、接続部材２１６ｃは、ネジ付きシャフト１６ａの雄ネジに螺合し且つ接続部材２１６ｃを貫通する雌ネジ穴２１６ｃａを有している。さらに、接続部材２１６ｃは、チューブ１２の外周面１２ｂに向かって延びる先端部分２１６ｃｂが、チューブ１２の係合穴１２ａに挿入され嵌合するように構成されている。本実施の形態では、接続部材２１６ｃの先端部分２１６ｃｂ及びその他の部分において、ｘｚ平面に沿う方向の断面積は、同様であるが、先端部分２１６ｃｂの断面積がより小さくてもよい。このような接続部材２１６ｃは、チューブ１２よりも低い強度を有する材料で構成されている。接続部材２１６ｃの構成材料は、実施の形態１の接続部材１６ｃと同様であってもよい。
【００４０】
上述のようなステアリング装置では、モータ１５の回転駆動力によって、ネジ付きシャフト１６ａが一方の方向又は他方の方向に回転する時、接続部材２１６ｃは、実施の形態１のネジ穴付き部材１６ｂと同様に動作し、チューブ１２を接続部材２１６ｃと一緒に方向Ｄ１又はＤ２に移動させる。これにより、ステアリングシャフト１１は、伸長及び収縮する。また、二次衝突時、接続部材２１６ｃは、実施の形態１の接続部材１６ｃと同様に動作し、接続部材２１６ｃの先端部分２１６ｃｂは、チューブ１２から受ける剪断力によって、破断する。このように、実施の形態２に係るステアリング装置においても、実施の形態１と同様の効果が得られる。さらに、実施の形態２に係るステアリング装置では、構成部材の簡略化が可能になる。
【００４１】
［実施の形態３］
実施の形態３に係るステアリング装置を説明する。実施の形態３に係るステアリング装置では、駆動力伝達部の構成が、実施の形態１と異なる。具体的には、ネジ穴付き部材３１６ｂが、モータ１５によって回転され、ネジ付きシャフト３１６ａがチューブ１２に固定して接続される。以下において、実施の形態１及び２と異なる点を中心に説明し、実施の形態１又は２と同様の点の説明を省略する。例えば、図７は、実施の形態３に係るステアリング装置を図４と同様に示す。
【００４２】
図７に示すように、実施の形態３に係るステアリング装置の駆動力伝達部３１６は、ネジ付きシャフト３１６ａと、ネジ穴付き部材３１６ｂと、接続部材１６ｃと、回転部材３１６ｄとを有する。ネジ付きシャフト３１６ａは、外周面に雄ネジが形成されたシャフト部３１６ａａと、シャフト部３１６ａａを支持する支持部３１６ａｂとを有する。本実施の形態では、支持部３１６ａｂは、シャフト部３１６ａａの端部を支持するが、シャフト部３１６ａａが支持される位置は、いかなる位置であってもよい。シャフト部３１６ａａと支持部３１６ａｂとは、相対的に移動及び変位しないように互いに固定されている。シャフト部３１６ａａ及び支持部３１６ａｂは、１つの部材で構成されてもよく、別々の部材で構成され一体化されてもよい。支持部３１６ａｂは、実施の形態１のネジ穴付き部材１６ｂと同様に、接続部材１６ｃが挿入され嵌合する凹部３１６ａｄを、チューブ１２の外周面１２ｂに対向する表面３１６ａｃ上に有する。
【００４３】
接続部材１６ｃは、支持部３１６ａｂの凹部３１６ａｄに嵌合し且つチューブ１２の係合穴１２ａに嵌合することによって、チューブ１２とネジ付きシャフト３１６ａとを連結し、互いに対して固定する。本実施の形態では、チューブ１２に固定されたネジ付きシャフト３１６ａにおいて、シャフト部３１６ａａは、実施の形態１のネジ付きシャフト１６ａと同様に、ｚ軸方向、つまり、方向Ｄ１及びＤ２に沿って延びる。ネジ付きシャフト３１６ａは、実施の形態１のネジ付きシャフト１６ａ又はネジ穴付き部材１６ｂと同様の材料で構成されてもよい。
【００４４】
ネジ穴付き部材３１６ｂは、シャフト部３１６ａａの雄ネジに螺合し且つネジ穴付き部材３１６ｂを貫通する雌ネジ穴３１６ｂａを有している。シャフト部３１６ａａに螺合するネジ穴付き部材３１６ｂは、ネジ回転の方向に回転自在であるが、ハウジング１３に対して、ｚ軸方向、つまり、方向Ｄ１及びＤ２に移動しないように、位置が固定されている。このため、ネジ穴付き部材３１６ｂは、回転することによって、シャフト部３１６ａａをその軸心方向に進退させる。ネジ穴付き部材３１６ｂにおける雌ネジ穴３１６ｂａを中心とする外周面３１６ｂｄは、回転駆動力を伝達可能に回転部材３１６ｄと係合するように構成されている。本実施の形態では、外周面３１６ｂｄには、ギヤ歯が形成されているが、ネジ穴付き部材３１６ｂの構成は、回転駆動力を伝達可能に回転部材３１６ｄと係合する構成であればよい。ネジ穴付き部材３１６ｂは、実施の形態１のネジ穴付き部材１６ｂと同様の材料で構成されてもよい。
【００４５】
回転部材３１６ｄは、減速装置１７に延びる回転軸３１６ｄａと、ネジ穴付き部材３１６ｂと係合しつつ回転軸３１６ｄａと一体に回転する係合部３１６ｄｂとを有する。回転軸３１６ｄａを中心とする係合部３１６ｄｂの外周面は、回転駆動力を伝達可能にネジ穴付き部材３１６ｂの外周面３１６ｂｄと係合するように構成されている。本実施の形態では、係合部３１６ｄｂは、外周面にギヤ歯が形成された歯車であるが、係合部３１６ｄｂの構成は、回転駆動力を伝達可能にネジ穴付き部材３１６ｂに係合する構成であればよい。このような回転部材３１６ｄに関して、モータ１５の回転駆動力は、減速装置１７を介して回転軸３１６ｄａに伝達し、回転軸３１６ｄａを、係合部３１６ｄｂと一緒に回転する。これにより、係合部３１６ｄｂとギヤ係合等で係合するネジ穴付き部材３１６ｂは、シャフト部３１６ａａ上で回転させられる。上述のような回転部材３１６ｄの回転軸３１６ｄａ及び係合部３１６ｄｂは、モータ１５の回転駆動力をネジ穴付き部材３１６ｂに伝達できる強度及び剛性を有する材料であれば、いかなる材料で構成されてもよい。
【００４６】
上述のようなステアリング装置では、モータ１５の回転駆動力によって、ネジ穴付き部材３１６ｂが一方の方向に回転する時、ネジ付きシャフト３１６ａのシャフト部３１６ａａは、方向Ｄ１に移動する。このとき、シャフト部３１６ａａは、支持部３１６ａｂ、接続部材１６ｃ及びチューブ１２を一緒に、方向Ｄ１に移動させ、これにより、ステアリングシャフト１１は、伸長する。モータ１５の回転駆動力によって、ネジ穴付き部材３１６ｂが他方の方向に回転する時、シャフト部３１６ａａは、方向Ｄ２に移動する。このとき、シャフト部３１６ａａは、支持部３１６ａｂ、接続部材１６ｃ及びチューブ１２を一緒に、方向Ｄ２に移動させ、これにより、ステアリングシャフト１１は、収縮する。また、二次衝突時、係合穴１２ａに嵌合する接続部材２１６ｃの先端部分１６ｃａは、チューブ１２から方向Ｄ２の剪断力を受けることによって、破断する。
【００４７】
このように、実施の形態３に係るステアリング装置においても、実施の形態１と同様の効果が得られる。なお、実施の形態３に接続部材１６ｃは、実施の形態２の接続部材２１６ｃのように、ネジ付きシャフト３１６ａと同一材料で一体的に形成され、ネジ付きシャフト３１６ａの機能を兼ねてもよい。
【００４８】
［その他の変形例］
以上、本発明の１つ以上の態様に係るステアリング装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の１つ以上の態様の範囲内に含まれてもよい。
【００４９】
実施の形態に係るステアリング装置において、チューブ１２は円筒状であったが、これに限定されない。例えば、チューブ１２の断面形状は、いかなる形状であってもよい。例えば、チューブ１２の断面形状は、多角形状、楕円状、長円状、及び、二面幅を有する円又は楕円状等であってもよい。また、チューブ１２は、ステアリングシャフト１１の外周を全周にわたって外側から覆う筒状形状でなくてもよく、ステアリングシャフト１１の外周を部分的に覆う形状であってもよい。
【００５０】
実施の形態に係るステアリング装置の駆動力伝達部の駆動力変換部材は、ネジ付きシャフト及びネジ穴付き部材で構成されていたが、これに限定されない。駆動力変換部材は、回転運動を直線運動に変換する構成を有すればよい。例えば、駆動力変換部材は、互いにギヤ係合するラック及びピニオンからなるラック・アンド・ピニオン構造であってもよい。また、ネジ付きシャフト及びネジ穴付き部材とのネジ係合部に、回転抵抗を低減するボールネジが適用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係るステアリング装置は、モータ駆動により伸縮するステアリング装置に有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１１  ステアリングシャフト、１２  チューブ（支持部材）、１５  モータ、１６，２１６，３１６  駆動力伝達部、１６ａ，３１６ａ  ネジ付きシャフト（第一部材）、１６ｂ，３１６ｂ  ネジ穴付き部材（第二部材）、１６ｃ，２１６ｃ  接続部材、１６１  駆動力変換部材、１００  ステアリング装置
【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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