(57)【要約】【課題】  高分子アクチュエータを用いてステアリングダンパーをステアリングギヤボックスの内部にコンパクトに配置する。【解決手段】  ステアリングギヤボックス１６の内部に摺動自在に支持したラック軸１９の外周に締め付けカラー４２を配置し、その内周面に固定した摩擦部材４３をラック軸１９の外周面に対向させる。電圧を加えることで伸縮する糸状の導電性高分子材料を筒状に織った導電性高分子ネット４４で締め付けカラー４２の外周を覆い、導電性高分子材料への通電により導電性高分子ネット４４を径方向に収縮させて締め付けカラー４２を縮径させることで、摩擦部材４３をラック軸１９に接触させてシミーによる振動を抑制する。このステアリングダンパーＤはステアリングギヤボックス１６の内部に同軸に収納されているため、他部材との干渉を回避しながらコンパクトにレイアウトすることができる。【選択図】        図３
2005104416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドル（１１）に接続されて回転するピニオン（１８）をステアリングギヤボックス（１６）の内部に摺動自在に支持したラック軸（１９）のラック（２０）に噛合させ、ステアリングハンドル（１１）の操作によりラック軸（１９）を駆動して車輪（ＷＬ，ＷＲ）を転舵するステアリング装置において、
ラック軸（１９）の外周に径方向に移動可能に配置した摩擦部材（４３）の外周を、電圧を加えることで伸縮する糸状の導電性高分子材料（３２）を筒状に織った導電性高分子ネット（４４）で覆い、導電性高分子材料（３２）への通電により導電性高分子ネット（４４）を径方向に収縮させて摩擦部材（４３）をラック軸（１９）に接触させることを特徴するステアリング装置。
【請求項２】
ステアリングハンドル（１１）に接続されて回転するコラムシャフト（１２）をコラムハウジング（２２）の内部に回転自在に支持し、ステアリングハンドル（１１）の操作によりコラムシャフト（１２）を介して車輪（ＷＬ，ＷＲ）を転舵するステアリング装置において、
コラムシャフト（１２）の外周に径方向に移動可能に配置した摩擦部材（４３）の外周を、電圧を加えることで伸縮する糸状の導電性高分子材料（３２）を筒状に織った導電性高分子ネット（４４）で覆い、導電性高分子材料（３２）への通電により導電性高分子ネット（４４）を径方向に収縮させて摩擦部材（４３）をコラムシャフト（１２）に接触させることを特徴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、ステアリングハンドルに接続されて回転するピニオンをステアリングギヤボックスの内部に摺動自在に支持したラック軸のラックに噛合させ、ステアリングハンドルの操作によりラック軸を駆動して車輪を転舵するステアリング装置と、ステアリングハンドルに接続されて回転するコラムシャフトをコラムハウジングの内部に回転自在に支持し、ステアリングハンドルの操作によりコラムシャフトを介して車輪を転舵するステアリング装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪のキングピンまわりの弾性、ステアリング系の慣性モーメントおよび車輪のコーナリングフォースの過渡特性が自励振動系を構成してステアリングギヤボックス内でラック軸が左右に往復振動するシミーを解消すべく、ラック軸により駆動されるタイロッドの振動をステアリングダンパーにより規制するものが、下記特許文献１により公知である。
【０００３】
またコイルスプリングの外周を電解質部を挟んで導電性高分子材料で覆って導電性高分子チューブを構成し、この導電性高分子チューブの導電性高分子材料および電解質部間に電圧を加えることで、導電性高分子チューブをコイルスプリングの軸線に沿う方向に伸縮させて高分子アクチュエータとしての機能を発揮させるものが、下記特許文献２の図７に記載されている。
【特許文献１】特開平７−１５６８２１号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３８５４号公報
【発明の開示】
【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に記載されたものは、ステアリングダンパーがステアリングギヤボックスの外部に配置されているため、ステアリングダンパーと他部材との干渉を回避するためにレイアウト上の制約が発生するという問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、高分子アクチュエータを用いてステアリングダンパーをコンパクトに構成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ステアリングハンドルに接続されて回転するピニオンをステアリングギヤボックスの内部に摺動自在に支持したラック軸のラックに噛合させ、ステアリングハンドルの操作によりラック軸を駆動して車輪を転舵するステアリング装置において、ラック軸の外周に径方向に移動可能に配置した摩擦部材の外周を、電圧を加えることで伸縮する糸状の導電性高分子材料を筒状に織った導電性高分子ネットで覆い、導電性高分子材料への通電により導電性高分子ネットを径方向に収縮させて摩擦部材をラック軸に接触させることを特徴するステアリング装置が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、ステアリングハンドルに接続されて回転するコラムシャフトをコラムハウジングの内部に回転自在に支持し、ステアリングハンドルの操作によりコラムシャフトを介して車輪を転舵するステアリング装置において、コラムシャフトの外周に径方向に移動可能に配置した摩擦部材の外周を、電圧を加えることで伸縮する糸状の導電性高分子材料を筒状に織った導電性高分子ネットで覆い、導電性高分子材料への通電により導電性高分子ネットを径方向に収縮させて摩擦部材をコラムシャフトに接触させることを特徴するステアリング装置が提案される。
【０００８】
尚、本発明の上部コラムシャフト１２は本発明のコラムシャフトに対応する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の構成によれば、電圧を加えることで伸縮する糸状の導電性高分子材料を筒状に織った導電性高分子ネットで、ラック軸の外周に径方向に移動可能に配置した摩擦部材の外周を覆ったので、導電性高分子材料への通電により導電性高分子ネットを径方向に収縮させて摩擦部材をラック軸に接触させることで、ステアリングギヤボックスの内部でラック軸が往復振動するシミーを抑制するステアリングダンパーを構成することができる。このステアリングダンパーはステアリングギヤボックスの内部に同軸に収納されていて該ステアリングギヤボックスの直径を殆ど増加させることがないため、ステアリングダンパーを他部材との干渉を回避しながらコンパクトにレイアウトすることができる。
【００１０】
請求項２の構成によれば、電圧を加えることで伸縮する糸状の導電性高分子材料を筒状に織った導電性高分子ネットで、コラムシャフトの外周に径方向に移動可能に配置した摩擦部材の外周を覆ったので、導電性高分子材料への通電により導電性高分子ネットを径方向に収縮させて摩擦部材をコラムシャフトに接触させることで、コラムハウジングの内部でコラムシャフトが往復回転振動するシミーを抑制するステアリングダンパーを構成することができる。このステアリングダンパーはコラムハウジングの内部に同軸に収納されていて該コラムハウジングの直径を殆ど増加させることがないため、ステアリングダンパーを他部材との干渉を回避しながらコンパクトにレイアウトすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図５は本発明の第１実施例を示すもので、図１は自動車のステアリング装置を示す図、図２は導電性高分子チューブの構造を示す図、図３は図１の３−３線拡大断面図、図４は図３の４−４線断面図、図５は図３の５−５線断面図である。
【００１３】
図１に示すように、ステアリングハンドル１１と一体に回転する上部コラムシャフト１２は、上部ユニバーサルジョイント１３、下部コラムシャフト１４および下部ユニバーサルジョイント１５を介して、ステアリングギヤボックス１６から上方に突出するピニオンシャフト１７に接続される。ピニオンシャフト１７の下端に設けたピニオン１８が、ステアリングギヤボックス１６に左右摺動自在に支持したラック軸１９に形成したラック２０に噛合する。ラック軸１９の左右両端に接続されてステアリングギヤボックス１６から突出するタイロッド２１，２１が、左右の車輪ＷＬ，ＷＲの図示せぬナックルに接続される。ステアリングギヤボックス１６の内部に、ラック軸１９の往復振動を抑制するステアリングダンパーＤ（図３参照）が収納される。
【００１４】
本実施例のステアリングダンパーＤは高分子アクチュエータを利用したものであり、それに使用する導電性高分子材料は、例えばポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンおよびこれらの誘導体のうちの一種、あるいは複数種の混合物で構成される。導電性高分子材料を電解液に浸し、導電性高分子材料および電解液にそれぞれプラス電位およびマイナス電位を与えると、導電性高分子材料に電解液中のマイナスイオンが吸収されて膨張し、逆に導電性高分子材料および電解液にそれぞれマイナス電位およびプラス電位を与えると、導電性高分子材料から電解液中のマイナスイオンが放出されて収縮する性質がある。このとき、僅かに１Ｖ〜３Ｖの電圧を加えるだけで導電性高分子材料は１５％程度の伸縮率と２２ＭＰａ程度の出力を発生することができ、かつ０．２秒程度の応答時間で伸長状態および収縮状態を切り替えることができる。
【００１５】
図２に示すように、細い金属線をコイル状に巻いたコイル部材３１を導電性高分子材料３２で覆うことにより導電性高分子チューブ３３を構成する。導電性高分子材料３２をコイル部材３１と一体化することで、その径方向の伸縮を抑制して軸方向の伸縮を促進することができる。
【００１６】
図３〜図５に示すように、ステアリングギヤボックス１６の内部に六角形の第１端板３４を一体に有する六角筒状のケーシング３５と、ケーシング３５の開口部を閉塞する六角形の第２端板３６とが固定されており、ステアリングギヤボックス１６の軸線Ｌ上に配置されたラック軸１９がケーシング３５の第１端板３４の貫通孔３４ａおよび第２端板３６の貫通孔３６ａをそれぞれシール部材３７，３８を介して摺動自在に貫通する。第１端板３４の内面に接する第１トルクプレート３９と、第２端板３６の内面に接する第２トルクプレート４０とがケーシング３５の内周面にスプライン嵌合しており、第１、第２トルクプレート３９，４０間に薄い円筒状のコンプレッションカラー４１が嵌合することで、第１、第２トルクプレート３９，４０の間隔が規制される。
【００１７】
第１、第２端板３４，３６に挟まれるように軸線Ｌ上に配置された締め付けカラー４２は、その内周面に固定した摩擦部材４３がラック軸１９の外周面に僅かな隙間を介して対向する。締め付けカラー４２には軸線Ｌと平行に延びる割り溝４２ａが形成されており、この割り溝４２ａを介して締め付けカラー４２を縮径させることで、摩擦部材４３をラック軸１９の外周面に接触させることができる。締め付けカラー４２の両端部は第１、第２トルクプレート３９，４０の内周面に凸部３９ａ，４０ａおよび凹部４２ｂ，４２ｂを介して係合しており、締め付けカラー４２の縮径を許容しながら締め付けカラー４２の回転を規制している。
【００１８】
前記導電性高分子チューブ３３を筒状に織った導電性高分子ネット４４が締め付けカラー４２の外周に嵌合しており、その両端内周と締め付けカラー４２との間にゴム製の緩衝部材４５，４５を介在させた状態で、その外周に嵌合する固定リング４６，４６をかしめることで導電性高分子ネット４４が締め付けカラー４２に固定される。導電性高分子ネット４４の各導電性高分子チューブ１３…は、軸線Ｌに対して４５°傾斜した方向に配置されている。
【００１９】
第１、第２端板３４，３６およびケーシング３５により電解液が充填された電解液室４７が区画されており、導電性高分子ネット４４は電解液に浸っている。電解液室４７の内部に収納された円筒状の電極板４８に連なる電極線４９と、一方の固定リング４６に固定された電極線５０とが、ケーシング３５、コンプレッションカラー４１およびステアリングギヤボックス１６を貫通してバッテリに接続される。
【００２０】
次に、上記構成を備えた実施例の作用を説明する。
【００２１】
高分子アクチュエータの導電性高分子ネット４４をバッテリのプラス極に接続し、電極板４８をバッテリのマイナス極に接続すると、電解液中のマイナスイオンを吸収して導電性高分子チューブ１３…が伸長することで、導電性高分子ネット４４が径方向に拡開して締め付けカラー４２に対する締め付け力が解放される。その結果、締め付けカラー４２の内周面に設けた摩擦部材４３がラック軸１９の外周面から離れることでラック軸１９に対する制動力が解除され、ステアリングハンドル１１による車輪ＷＬ，ＷＲの操舵が支障なく行われる。
【００２２】
またステアリング系にシミーが発生してステアリングギヤボックス１６内でのラック軸１９の左右方向の振動が図示せぬセンサにより検出されたとき、高分子アクチュエータの導電性高分子ネット４４をバッテリのマイナス極に接続し、電極板４８をバッテリのプラス極に接続すると、導電性高分子チューブ１３…がマイナスイオンを電解液中に放出して収縮することで、導電性高分子ネット４４が縮径して締め付けカラー４２を締め付ける。その結果、締め付けカラー４２が割り溝４２ａの作用で縮径して摩擦部材４３がラック軸１９の外周面に当接することで、ラック軸１９に対して制動力が作用してシミーが抑制される。
【００２３】
導電性高分子チューブ１３…は軸線Ｌに対して傾斜する方向に延びているため、導電性高分子ネット４４は軸線Ｌ方向および径方向の両方に収縮しようとするが、軸線Ｌ方向の収縮が固定リング４６，４６で拘束されているため、径方向の収縮が促進されて締め付けカラー４２を効果的に縮径させることができる。
【００２４】
このように、ステアリングダンパーＤをステアリングギヤボックス１６の内部に同軸に収納したので、従来のステアリングギヤボックス１６の外部に配置する場合に比べて他部材との干渉を容易に回避することができる。またステアリングダンパーＤに導電性高分子ネット４４を有する高分子アクチュエータを採用したので、ステアリングギヤボックス１６の外径を殆ど増加させることがなく、ステアリングダンパーＤを一層コンパクト化することが可能になる。しかも高分子アクチュエータは１Ｖ〜３Ｖの極めて低い電圧で作動可能であるために消費電力が小さく、しかも騒音を発生しないので静粛な作動が可能である。
【００２５】
次に、図１および図６に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００２６】
第１実施例はシミーを抑制するステアリングダンパーＤをステアリングギヤボックス１６の内部に収納してラック軸１９を制動しているのに対し、第２実施例は上部コラムシャフト１２を回転自在に収納するコラムハウジング２２の内部にステアリングダンパーＤを収納している。
【００２７】
ステアリングダンパーＤの構造は第１実施例のものと実質的に同一であるが、第１実施例のステアリングダンパーＤがラック軸１９の往復直線運動を制動するのに対し、第２実施例のステアリングダンパーＤは上部コラムシャフト１２の往復回転運動を制動する点で異なっている。
【００２８】
この第２実施例によってもステアリング系のシミーを効果的に抑制することができ、第１実施例と同様の作用効果を達成することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３０】
本実施例のステアリングダンパーＤはシミーの抑制以外の任意の用途に使用することができる。例えば、ステアリングダンパーＤへの通電により任意の大きさの制動力を発生することができるので、車両の高速走行中に制動力を発生させれば、ステアリングハンドル１１を重くして走行安定性を高めることができる。
【００３１】
また実施例では締め付けカラー４２を割り溝４２ａにより縮径可能にしているが、締め付けカラー４２を円周方向に複数に分割しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】自動車のステアリング装置を示す図
【図２】導電性高分子チューブの構造を示す図
【図３】図１の３−３線拡大断面図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】図３の５−５線断面図
【図６】本発明の第２実施例に係る、図１の６−６線拡大断面図
【符号の説明】
【００３３】
１１        ステアリングハンドル
１２        上部コラムシャフト（コラムシャフト）
１６        ステアリングギヤボックス
１８        ピニオン
１９        ラック軸
２０        ラック
２２        コラムハウジング
３２        導電性高分子材料
４３        摩擦部材
４４        導電性高分子ネット
ＷＬ        車輪
ＷＲ        車輪
【図１】
2005104416.tif 000003
【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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