(57)【要約】【課題】車両用操舵装置の前後の寸法が小さくし、その上で車両衝撃を吸収するための移動距離が確保し、また入力軸を前後に移動させてステアリングホィールの位置を最適に調整するテレスコピック作動の調整距離を確保できるようにすること。【解決手段】入力側回転体４１を中空円筒形状とし、入力軸２２を入力側回転体４１の外径上に回転軸線方向に移動可能に配置し、且つ出力軸３に所定以上の荷重が作用したとき、出力軸３を入力側回転体４１の内径に挿入されるように移動可能に構成したことである。【選択図】図１
2004114939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵によって車体側に対して回転する入力軸と、
前記入力軸によって回転され、車体側に取付けられるハウジングに支持された入力側回転体と、
前記入力側回転体と同一回転軸線上に回転可能に支持されるとともに電動モータにより前記入力側回転体に対して相対回転が可能となるように駆動される制御側回転体と、
前記入力側回転体と同一回転軸線上に回転可能に支持される出力側回転体と、
前記出力側回転体の回転軸上に係止され所定以上の荷重が作用したとき前記出力側回転体に対して回転軸方向に移動可能に支持される出力軸と、
前記入力側回転体、出力側回転体及び制御側回転体を相互に連係する回転比可変機構を備え、前記入力軸に対する前記出力軸の回転を制御可能にした車両用操舵装置において、
前記入力側回転体を中空円筒形状とし、前記入力軸を前記入力側回転体の外径上に回転軸線方向に移動可能に配置し、且つ前記出力軸に前記所定以上の荷重が作用したとき、前記出力軸を前記入力側回転体の内径に挿入されるように移動可能に構成したことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記制御側回転体に対して電動モータは前記入力軸側で、また入力側回転体に対して前記サンギヤは前期出力軸側で夫々係合されている請求項１に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両において操舵ハンドルの操舵角に対する操舵輪の操舵角の伝達比を変化させることができる車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような操舵装置は、ステアリングホィールを操作することによって発生した回転を、入力軸と、入力軸の回転を受けて回転する入力側回転体と、電動モータの作動によって制御され制御側回転体を遊星歯車などで構成される回転比可変機構によって連動させて、出力側回転体と係合する出力軸に回転を伝達できるように構成されている。
【０００３】
このような操舵装置は車体に支持されるハウジングを備え、ハウジングによって出力側回転体を回転自在に支えている。中実に成形された出力軸は車両が前方衝突して出力軸に所定以上の荷重が作用したとき、出力側回転体に対して車両の後方に移動可能に構成している。
【０００４】
また、中実に成形された入力軸は、連結機構の円筒形状部に回転軸に沿う前後方向には移動可能に、且つ相互に回転は伝達されるように係合して、更に連結機構が入力側回転体に連結される構成になっている。また入力側回転体はハウジング内に回転自在に支持されている。そして、運転者が最適な運転姿勢を実現するために、ステアリングホィールを車両前後方向へ位置調整する、いわゆるテレスコピック作動するとき、入力軸は連結機構の円筒形状部内を回転軸方向に移動する。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２４０７２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００２−２４０７２９号公報に開示された従来技術による操舵装置においては、入力軸と出力軸がともに中実形状に形成され、且つ回転軸上に配置される構成となっている。即ち、車両が衝突したときに出力軸が移動する距離、およびテレスコピック作動で入力軸が移動する距離を同一回転軸線上に直列して設けられている。したがって操舵装置は回転軸方向、即ち車両の前後方向に長くなり、前後方向に寸法がとれない車両に装着できない問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の解決すべき課題は、車両用操舵装置の前後の寸法が小さくし、その上で車両衝撃を吸収するための移動距離を確保し、また入力軸を前後に移動させてステアリングホィールの位置を最適に調整するテレスコピック作動の調整距離を確保できるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明で講じた第１の技術的な手段は、操舵によって車体に対して回転する入力軸と、前記入力軸によって回転され、車体側に取付けられるハウジングに支持された入力側回転体と、前記入力側回転体と同一回転軸線上に回転可能に支持されるとともに電動モータにより前記入力側回転体に対して相対回転が可能となるように駆動される制御側回転体と、前記入力側回転体と同一回転軸線上に回転可能に支持される出力側回転体と、前記出力側回転体の回転軸上に係止され所定以上の荷重が作用したとき前記出力側回転体に対して回転軸方向に移動可能に支持される出力軸と、前記入力側回転体、出力側回転体及び制御側回転体を相互に連係する回転比可変機構を備え、前記入力軸に対する前記出力軸の回転を制御可能にした車両用操舵装置において、
前記入力側回転体を中空円筒形状とし、前記入力軸を前記入力側回転体の外径上に回転軸線方向に移動可能に配置し、且つ前記出力軸に前記所定以上の荷重が作用したとき、前記出力軸を前記入力側回転体の内径に挿入されるように移動可能に構成したことである。
【０００９】
この構成によって、車両用操舵装置の前後の寸法が小さくしても、出力軸は入力側回転体の内径部分に挿入されるように移動でき、衝撃を吸収するための移動距離が確保され、また入力軸を前後に移動させてステアリングホィールの位置を最適に調整するテレスコピック作動の調整距離を確保できる。
【００１０】
また、本発明で講じた第２の技術的手段は、上記第１の手段に加えて、前記制御側回転体に対して電動モータは前記入力軸側で、また入力側回転体に対して前記サンギヤは前期出力軸側で夫々係合されるように構成したことである。
【００１１】
この構成によって、出力側回転体を短く構成でき、車両用操舵装置をより前後方向に寸法を小さくし易くしている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図１、図２、図３および図４に従って説明する。
【００１３】
先ず、図１と図２に示すように、車両用の操舵装置１は、機構部分の収納するケースとなるハウジング１１と、ハウジング１１から夫々前後に延出する出力軸３及びステアリングシャフト２を備えている。ステアリングシャフト２の後端（図２の右方端）には、図示しないステアリングホイールが装着される。また、出力軸３の前端（図１の左端）には、図示しない操舵ギヤボックスへと連結されるための連結シャフトとの結合部であるヨーク３ａが取付けられている。
【００１４】
ハウジング１１は、前方側からケース部１３、ケース部に結合される固定ハウジング部１４、及びフロント可動ハウジング部１５とリヤ可動ハウジング部１６からなる。そしてケース部１３で車両側のブラケット１８に固定される。
【００１５】
フロント可動ハウジング部１５は円筒形状で、前側には固定ハウジング部１４に挿入され、前後方向に移動可能に支持される前側スライダ部１５ａと、その後方に後側スライダ部１５ｂを備えている。固定ハウジング部１４には前側スライダ部１５ａ、及び後側スライダ部１５ｂを受けて夫々摺動支持する穴が設けられ、更に穴と各スライダ部１５ａ、１５ｂ間の隙間を調整するプラグ機構１７が取付けられている。
【００１６】
リヤ可動ハウジング部１６はフロント可動ハウジング部１５にチルト回転軸１５ｃを中心に上下方向に回転可能に支持されている。図３に示すように、ステアリングシャフト２は、リヤ可動ハウジング部１６に固定された支持チューブ１６ａ内に回転可能に支持されている。ステアリングシャフト２の前端部には、自在継ぎ手２１を介して入力軸２２の後端部が連結されている。図１、図３に示されるように、入力軸２２は円筒形状でその前端部は円筒形状のフロント可動ハウジング部１５の内径に挿入され、回転可能に支持され前方に延びている。この構成によって、ステアリングシャフト２は、リヤ可動ハウジング部１６と共にフロント可動ハウジング部１５及び入力軸２２に対して上下に傾動可能となっている。また、ステアリングシャフト２は、フロント可動ハウジング部１５、リヤ可動ハウジング部１６及び入力軸２２と共に、固定ハウジング部１４に対して入力軸２２の前後方向に移動可能となっている。即ち、操舵装置１は、ステアリングホイールを車両上下方向に位置調整するチルト機能と、同じく車両前後方向に位置調整するテレスコピック機能とを備えている。
【００１７】
操舵装置１のテレスコピック作動は、固定ハウジング部１４とフロント可動ハウジング１５を連結するように取付けられる電動モータ、ネジおよびナット部品およびギヤ機構を含む既知の駆動機構（図示せず）の作動によって、固定ハウジング部１４に対して可動ハウジング部１５を前後に移動させることで出来る構成となっている。
【００１８】
操舵装置１のチルト動作は、リヤ可動ハウジング部１６とフロント可動ハウジング１５を連結するように取付けられる電動モータ、ネジおよびナット部品およびギヤ機構を含む既知のチルト駆動機構１９の作動によってリヤ可動ハウジング部１６をフロント可動ハウジング１５に対して上下方向に傾動させて行う。
【００１９】
図１、図４に更に示すように、操舵装置１は、ステアリングシャフト２の回転に対する出力軸３の回転の回転比を変化させるための回転比可変機構４を備えている。回転比可変機構４は、操舵による回転をステアリングシャフト２から入力軸２２を経て受ける入力側回転体４１と、制御装置からの制御信号で作動する駆動機構７０からの回転を受ける制御側回転体６１と、出力軸３と係合し出力軸３を回転する出力側回転体５１を連係するように構成する、ギヤによる機構である。
【００２０】
入力側回転体４１は、その後端側の円筒部４２を備え、円筒部４２は入力軸２２の内径に挿入されている。円筒部４２の外径には回転軸方向に沿って雄スプライン４２ａが形成され、入力軸２２の内径に形成された雌スプライン２２ａとの係合によって相対回転が不能に且つ軸線方向には移動可能に係合している。また、入力側回転体４１の円筒部４２前端には径方向に広がる大きい径のフランジ部４３を備え、フランジ部４３の外径上に入力側リングギヤ４７が取付けられている。
【００２１】
出力側回転体５１は、入力側回転体４１の前方に配置され、且つ入力側回転体４１の回転軸部の内径に前端から挿入されて回転自在に支持される内側円筒部５２を備える。円筒部５２の前端部には径方向に広がるフランジ部５３が設けられ、フランジ部５３には円筒部５２よりは大径の前方に延びる円筒状のカラー部５４が形成されている。カラー部５４の外周上に配置されたベアリング５６によって、出力側回転体５１はケース部１３に回転自在に支持されている。更にフランジ部５３の外周部には、入力側リングギヤ４２を外側から覆うようにして後方に延びる外側円筒部５５が形成されている。外側円筒部５５には内歯歯車が形成される出力側リングギヤ５７が取付けられている。
【００２２】
図４に示されるように、内側円筒部５２の内径部には、前方から出力軸３が挿入されている。出力軸３の後端部の外径上に２箇所に溝３２が、所定の距離離れて形成され、各溝３２に止め夫々リング３１が係止されている。各止めリング３１によって内側円筒部５２を長さ方向で挟み、出力軸３の出力側回転体５１に対する前後方向の移動が規制されている。前方側の溝３２に嵌っている止めリング３１は、出力軸３に対して所定以上の後方向きの荷重が作用したときに、外れるように設定されている。そして、このとき出力軸３は後方に入力側回転体４１の円筒部４２の内径部に至るまで移動可能となっている。
【００２３】
制御側回転体６１は円筒部６２を備え、円筒部６２はフロント可動ハウジング１５の前側スライダ部１５ａの外径より大きく、前側スライダ部１５ａが円筒部６２の内径部に挿入可能となっている。円筒部６２は軸方向に離間する２個所でベアリング６６を介して、ケース部１３に回転自在に支持されている。更に、円筒部６２の前端部には外歯歯車が形成されるサンギヤ６７が取付けられている。円筒部６２には電動モータ７のモータ軸部７１が１体に結合され、電動モータ７の作動でサンギヤ６７を回転できる構成となっている。
【００２４】
電動モータ７はインナロータ形のＤＣブラシレスモータであって、モータ軸部７１に固定されているロータマグネット７２と、ケース部１３に固定されるステータコア７３及び励磁コイル７３ａ等で構成されている。そして、電動モータ７は、ステアリングシャフト２の回転に対して出力軸３の回転を、車速等の車両状況に基づき、その回転速度および回転角度を制御するように、図示しない電子制御装置に連結される。
【００２５】
サンギヤ６７とモータ軸部７１の間に位置して、円筒部６２にフランジ部６３が形成され、フランジ部６３の外径上には係止歯６５が形成されている。係止歯６５はケース部１３に取付けられた制御ロック装置８が備える係止レバー８１を係止歯６５に係合させることで、制御側回転体６１の回転をロックできる構成となっている。制御ロック装置８は回転比可変機構４に何らかの原因で故障が生じた場合に回転比可変機構４を有しない操舵装置と同等の操舵機能を確保するためのフェールセーフ装置である。
【００２６】
制御側回転体６１のフランジ部６３前方面には、制御側回転体６１の回転角度を検出するためのセンサロータ８２が取付けられ、ケース部１３にはセンサステータ８４が固定されている。センサロータ８２側はマグネット材などによる配線を必要としない構成で、検出信号はセンサステータ８４から出力され、図示しない制御装置に入力され、制御装置からの出力で電動モータ７の作動が制御される。
【００２７】
図１、図２に示されるように、入力側回転体４１の円筒部４２と制御側回転体６１の円筒部６２の外径上に夫々１箇所づつ２箇所で、回転ベアリングを介してキャリア７５が回転自在に取付けられる。キャリア７５は前端と後端にその回転軸から径方向広がる縦壁部を有し、両縦壁部を連結する回転シャフト７６が固定され、回転シャフト７６に回転自在に遊星ギヤ７７が取付けられている。遊星ギヤ７７はキャリア７５に回転中心から同距離上に、所定の角度間隔をもって配置される３から６個の複数の組合せで構成される。
【００２８】
遊星ギヤ７７は入力側リングギヤ４７と噛合う入力側ギヤ部７９と、サンギヤ６７及び出力側リングギヤ５７と噛合み合う出力側ギヤ部７８が１体となって構成されている。そして、出力側ギヤ部７８の歯数は、入力側遊星ギヤ部７９の歯数よりも少なくされている。
【００２９】
遊星ギヤ７７の各ギヤ部７８、７９と入、出力側リングギヤ４７、５７と、サンギヤ６７は回転軸方向に対して傾斜する歯面を持つヘリカル歯車である。特にサンギヤ６７及び出力側リングギヤ５７は夫々２つの前側と後側の２つのギヤを組合せて構成し、２つのギヤ間にバネ７４を配置し遊星ギヤ７７の出力側ギヤ部７８との間でバックラッシュが抑えるように構成している。なお、各ギヤ間に大きな荷重が作用したときは、バネ７４が圧縮され、前側と後側の２つのギヤが均等に荷重を分担し所定の強度が確保される。
【００３０】
次に、以上のように構成された回転比可変機構４の作用について説明する。ステアリングシャフト２から、入力軸２２を経て入力側回転体４１に伝達された回転は、遊星ギヤ７７によって出力側回転体５１に伝達される。同時に、サンギヤ６７からの回転は遊星ギヤ７７の公転と自転となって加減されて出力側回転体５１に伝達されるように作用する。
【００３１】
例えば、制御装置による電動モータ７の作動によって、制御側回転体６１を入力側回転体４１に対し相対回転しないように回転させたとき、制御側回転体６１及びキャリア７５と共に出力側回転体５１を入力側回転体４１と一体回転する。また、電動モータ７の作動によって、入力側回転体４１の回転に対して、制御側回転体６１を同方向により速く相対回転するように電動モータ７を制御すると、ステアリングシャフト２の回転角に対し、出力軸３の回転角がより大きくなる。反対に、入力側回転体４１に対して制御側回転体６１が逆方向により速く回転するように電動モータ９６を制御すれば、ステアリングシャフト２の回転角に対し出力軸３の回転角をより小さくするように作動する。
【００３２】
また、このように構成された操舵装置１を備えた車両が前方衝突し、出力軸に所定以上の荷重が作用したとき、出力軸３は出力側回転体５１との係止が解除されて後方に移動する。図１、図４に出力軸３が移動前の位置にある状態を中心線の上半分に、移動後の位置にある状態を下半分に示している。図１、図４に示されるように、出力軸３は移動後に入力側回転体４１の円筒部４２の内径部に至るまで移動可能となっていて、乗員側へのステアリングシャフト２の移動が抑えられる。一方、ステアリングホィールのテレスコピック作動時に、入力軸２２は入力側回転体４１の円筒部４２の外径を移動するように構成されているために、出力軸３は入力軸２２と干渉することが無い。
【００３３】
【発明の効果】
車両が前方衝突し出力軸が入力側回転体の円筒部の内径側を移動可能にして、ステアリングホィールのテレスコピック作動時に入力軸を入力側回転体の円筒部の外径側を移動するように構成しているために、十分な衝撃吸収距離とテレスコピック作動の調整距離を確保しつつ、前後方向の寸法が短い操舵装置が実現でき、より多くの車両に装着が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関る操舵装置の前方部分を示す断面図。
【図２】本発明に関る操舵装置の後方部分を示す側面図。
【図３】本発明に関る操舵装置の後方部分の断面図。
【図４】
【図１】における回転比可変機構の部分を拡大した断面図。
【符号の説明】
３　　　出力軸
４　　　回転比可変機構
７　　　電動モータ
２２　　　入力軸
４１　　　入力側回転体
５１　　　出力側回転体
６１　　　制御側回転体
【図１】
2004114939.tif 000003
【図２】
2004114939.tif 000004
【図３】
2004114939.tif 000005
【図４】
2004114939.tif 000006