(57)【要約】【課題】雰囲気温度や電源系の異常に関わらず必要な場合には常に安定したフリクションを発生することによって、車両の高速直線走行時のシミーの発生を防ぐことができる安価な車両用ステアリング装置を提供すること。【解決手段】筒状のステアリングコラム２内にステアリングシャフト３を回転可能に挿通支持せしめ、該ステアリングシャフト３の一端を操舵系に連結して成る車両用ステアリング装置において、前記ステアリングシャフト３にネジ部５と偏心カム６を設け、該ステアリングシャフト３の前記ネジ部５に螺合してステアリングシャフト３の回転に連動して前記ステアリングコラム２内をシャフト軸線方向に移動する摩擦付与材７を設け、ステアリングシャフト３の中立位置近傍において前記摩擦付与材７が前記偏心カム６に接触するよう構成する。【選択図】図２
2007083938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のステアリングコラム内にステアリングシャフトを回転可能に挿通支持せしめ、該ステアリングシャフトの一端を操舵系に連結して成る車両用ステアリング装置において、
前記ステアリングシャフトにネジ部と偏心カムを設け、該ステアリングシャフトの前記ネジ部に螺合してステアリングシャフトの回転に連動して前記ステアリングコラム内をシャフト軸線方向に移動する摩擦付与材を設け、ステアリングシャフトの中立位置近傍において前記摩擦付与材が前記偏心カムに接触するよう構成したことを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項２】
前記ステアリングシャフトの中立位置からの回動角が所定値を超えると、前記摩擦付与材が前記偏心カムから離脱して両者が非接触状態となるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の車両用ステアリング装置。
【請求項３】
前記摩擦付与材が前記偏心カムに接触している状態において、両者間のフリクションが前記ステアリングシャフトの中立位置からの回動角の増加に比例して減少するように、前記摩擦付与材の接触面の曲率半径を前記偏心カム頂部の回転半径よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の車両用ステアリング装置。
【請求項４】
前記摩擦付与材を、前記ステアリングシャフトのネジ部に螺合するブラケットと、該ブラケットの先端に設けられて前記偏心カムに対して接離する弾性部材とで構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両用ステアリング装置。
【請求項５】
前記ステアリングコラムに、前記摩擦付与材の左右方向を規制するガイド部を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の車両用ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングシャフトに付与するフリクションを操舵角に応じて可変とし、特に中立位置においてフリクションを高めて高速直線走行時のシミーの発生を抑えた車両用ステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用ステアリング装置は、筒状のステアリングコラム内にステアリングシャフトを回転可能に挿通支持せしめ、該ステアリングシャフトの一端にステアリングホイールを取り付け、同ステアリングシャフトの他端を操舵系に連結して構成される。
【０００３】
ところで、斯かる車両用ステアリング装置においては、車両の高速走行時のタイヤのアンバランス入力によってステアリングホイールが回転振動を起してシミーと称される現象が発生し、ドライバに不快感を与えるという問題がある。
【０００４】
そこで、ステアリングシャフトの往復回転振動を制動するためのステアリングダンパとして高分子アクチュエータを利用したステアリング装置が提案されている（特許文献１参照）。具体的には、このステアリング装置は、径方向に移動可能な摩擦部材をステアリングシャフトの外周に配置し、電圧を印加することによって伸縮する糸状の導電性高分子材料を筒状に織って成る導電性高分子ネットで前記摩擦部材の外周を覆い、導電性高分子材料への通電によって導電性高分子ネットを径方向に収縮させて摩擦部材をステアリングシャフトに接触させることによって、ステアリングシャフトの往復回転振動を抑えてシミーの発生を防ぐようにしたものである。尚、高分子アクチュエータは、ポリアニンやポリピロール等の高分子材料から成る。又、上記と同様の伸縮素子と、該伸縮素子から電流を外部に導通させるための電解質部とで構成され、伸縮素子に正負の電圧を印加することによって該伸縮素子を伸縮させるようにしたものが提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
又、ステアリングコラムの軸方向端面にスラストワッシャを介して押圧部材を当接せしめ、ステアリングシャフトに軸方向に移動可能に設けられたフリクション調節部材と前記押圧部材との間に縮装されたスプリングによってステアリングシャフトに回転方向のフリクションを付与し、前記フリクション調節部材の軸方向位置を調整することによってフリクションの大きさを変更するようにしたものが提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−１０４４１６号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３８５４号公報
【特許文献３】特許第２８００５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２に記載されたステアリング装置に用いられる高分子アクチュエータは、導電性高分子材料と電解液又は電解質を使用しているため、その伸縮率や応答時間が雰囲気温度によって影響され、これらを一定の値に維持することが困難で安定した動作を期待することができない他、高分子材料、電解液及び電解質の取り扱いが不便であるという問題がある。又、電圧制御方式を採用しているため、電源が必要であり、電源系に異常が発生した場合には制御不能となる他、アクチュエータ自体が高価となるという問題もある。
【０００７】
又、特許文献３に記載されたステアリング装置においては、車速及び操舵角に関わらず常にステアリングシャフトに回転方向のフリクションが発生するため、ハンドルの操作力が重くなる他、フリクションを調整するにはフリクション調節部材を手動又は電動で軸方向に移動させる必要があるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、雰囲気温度や電源系の異常に関わらず必要時には常に安定したフリクションを発生し、該フリクションをステアリングシャフトの中立位置において高くして車両の高速直線走行時のシミーの発生を防ぐことができる安価な車両用ステアリング装置を提供することにある。
【０００９】
又、本発明は、ステアリングシャフトの中立位置からの操舵角の増大に比例してフリクションを徐々に小さくするとともに、操舵角が所定値を超えるハンドル操作時にはフリクションを無くして高いハンドル操作性を維持することができる車両用ステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、筒状のステアリングコラム内にステアリングシャフトを回転可能に挿通支持せしめ、該ステアリングシャフトの一端を操舵系に連結して成る車両用ステアリング装置において、前記ステアリングシャフトにネジ部と偏心カムを設け、該ステアリングシャフトの前記ネジ部に螺合してステアリングシャフトの回転に連動して前記ステアリングコラム内をシャフト軸線方向に移動する摩擦付与材を設け、ステアリングシャフトの中立位置近傍において前記摩擦付与材が前記偏心カムに接触するよう構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ステアリングシャフトの中立位置からの回動角が所定値を超えると、前記摩擦付与材が前記偏心カムから離脱して両者が非接触状態となるよう構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記摩擦付与材が前記偏心カムに接触している状態において、両者間のフリクションが前記ステアリングシャフトの中立位置からの回動角の増加に比例して減少するように、前記摩擦付与材の接触面の曲率半径を前記偏心カム頂部の回転半径よりも大きく設定したことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記摩擦付与材を、前記ステアリングシャフトのネジ部に螺合するブラケットと、該ブラケットの先端に設けられて前記偏心カムに対して接離する弾性部材とで構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記ステアリングコラムに、前記摩擦付与材の左右方向を規制するガイド部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、ステアリングシャフトにネジ部と偏心カムを設け、該ステアリングシャフトの前記ネジ部に螺合する摩擦付与材をステアリングシャフトの回転に連動して軸方向に移動可能とするメカ方式を採用するため、その動作に電源が不要となり、構造が単純化してコストダウンが図られるとともに、雰囲気温度や電源系の異常に関わらず必要時には常に安定したフリクションを発生し、該フリクションをステアリングシャフトの中立位置において高くして車両の高速直線走行時のシミーの発生を確実に防ぐことができる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、ステアリングシャフトの中立位置からの回動角が所定値を超えると、摩擦付与材が前記偏心カムから離脱して両者が非接触状態となるよう構成したため、ステアリングシャフトが１回転しても偏心カムが摩擦付与材の弾性部材に再度接触してステアリングシャフトに再びフリクションが付与されることがないようにしたため、ステアリング操作を楽に行うことができる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、摩擦付与材の接触面の曲率半径を偏心カム頂部の回転半径よりも大きく設定して中立位置近傍でのフリクションが操舵角の増加に比例して減少するようにしたため、ステアリング操作初期の抵抗を低く抑えて高いステアリング操作性を確保することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３記載の発明による効果を奏するための摩擦付与材をブラケットと弾性部材とで簡易に構成することができる。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、ステアリングコラムに設けられたガイド部によって摩擦付与材の左右方向が規制されるため、該摩擦付与材をガタ無くスムーズに移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明に係る車両用ステアリング装置のステアリングコラム部分の破断側面図、図２は図１のＡ部拡大詳細図、図３は図２のＢ−Ｂ線断面図、図４は図１のＡ部分解斜視図、図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る車両用ステアリング装置の作用説明図、図６は操舵角に対するフリクションの変化を示す図である。
【００２２】
図１に示す車両用ステアリング装置１において、２は車体側に取り付けられた円筒状のステアリングコラムであって、その内部にはステアリンクシャフト３が回転可能に挿通しており、このステアリングシャフト３の一端（上端）には不図示のステアリングホイールが結着され、同ステアリングシャフト３の他端（下端）はユニバーサルジョイント４を介してパワーステアリング装置等の不図示の操舵系に連結されている。
【００２３】
而して、ドライバが不図示のステアリングホイールを左右に回転操作すると、その回転はステアリングシャフト３を経て不図示の操舵系に伝達され、不図示の前輪が左右に転舵されて車両の左右何れかの方向のコーナリングがなされる。
【００２４】
ところで、図２〜図４に詳細に示すように、前記ステアリングシャフト３のステアリングコラム２の下端から突出する部位の外周には多条ネジが刻設されたネジ部５が軸方向に所定の長さをもって形成されており、同ステアリングシャフト３の前記ネジ部５の奥側（上方）のステアリングコラム２内に臨む部位には偏心カム６が設けられている。
【００２５】
又、図において、７は側面視横Ｌ字状を成す摩擦付与材であって、この摩擦付与材７は、内外周面が円弧曲面を成す金属製のブラケット８の先端内周部に円弧状の弾性部材（摩擦パッド）９を取り付けて簡易に構成されており、ステアリングコラム２の下端内周部に軸方向に摺動可能に嵌挿されている。
【００２６】
ここで、摩擦付与材７のブラケット８の下端部には、径方向内方（ステアリングシャフト３側）に向かって突出するナット部８ａが形成されており、このナット部８ａの内周面に形成されたネジ部８ｂ（図４参照）はステアリングシャフト３に形成された前記ネジ部５に螺合している。そして、このブラケット８の前半部外周の幅方向中央には軸方向に長い矩形溝状のガイド溝８ｃが形成されており、このガイド溝８ｃには、ステアリングコラム２の下端部内周に設けられた軸方向に長いガイドキー１０が嵌合しており、これによって摩擦付与材７の左右方向の動きが規制されている。
【００２７】
又、前記弾性部材９は、その内周面がステアリングシャフト３の前記偏心カム６に対して軸方向に接離するものであって、図３に示すように、該内周面の曲率半径Ｒは偏心カム６の頂部（偏心量が最大の部分）の回転半径ｒよりも大きく（Ｒ＞ｒ）設定されている。尚、ステアリングシャフト３が図３に示す中立位置Ｎにあるとき（車両が直進走行状態にあるとき）には、摩擦付与材７の弾性部材９は、図２に示すように偏心カム６に当接し、偏心カム６は、その頂部が図３に示すように弾性部材９の周方向中心位置に当接している。
【００２８】
次に、以上の構成を有する車両用ステアリング装置１の作用について説明する。
【００２９】
前述のようにステアリングシャフト３が図３に示す中立位置Ｎにあって、車両が直進走行状態にあるとき（操舵角＝０）には、摩擦付与材７の弾性部材９は、図２に示すように偏心カム６に当接し、偏心カム６は、その頂部が図３に示すように弾性部材９の周方向中心位置に当接しているため、弾性部材９と偏心カム６の当接面に大きなフリクションＦが発生し（図６参照）、このフリクションＦがステアリングシャフト３及び不図示のステアリングホイールの回転方向の抵抗として作用する。このため、車両の高速走行時にシミーの発生が抑えられ、ステアリングホイールが往復回転振動を起してドライバに不快感を与えるという問題が解消される。尚、本実施の形態では、車両の車速に関らず、低速走行時においても中立位置Ｎにおいてステアリングシャフト３に回転方向の大きなフリクションＦが与えられるため、直進走行時のハンドリングに高い安定性が確保される。
【００３０】
そして、中立位置Ｎ（操舵角＝０）からドライバがステアリング操作を行うと、ステアリングシャフト３と共に偏心カム６が右又は左方向に回動するが、操舵角が図３に示すθの範囲内（中立位置Ｎの近傍）では偏心カム６が摩擦付与材７の弾性部材９に当接しているためにステアリングシャフト３に回転方向のフリクションＦが付与される。この場合、前述のように弾性部材９の内周面の曲率半径Ｒは偏心カム６の頂部の回転半径ｒよりも大きく（Ｒ＞ｒ）設定されているため、図３に示す左及び右方向の操舵角θの範囲内（中立位置Ｎの近傍）では、操舵角（ステアリングシャフト３の中立位置Ｎからの回動角）の増加に比例して偏心カム６と弾性部材９との接触圧が徐々に小さくなってフリクションＦも次第に小さくなる（図６参照）。このため、中立位置Ｎの近傍においてステアリングシャフト３に回転方向のフリクションＦを与えてシミーの発生を防ぐとともに、中立位置Ｎからの操舵角の増加に比例してフリクションＦが徐々に小さくなるためにステアリング操作初期に必要な操作力も次第に小さくなってステアリング操作性が高められる。
【００３１】
そして、左又は右方向の操舵角が図３に示すθを超えて大きくなった時点で、偏心カム６は弾性部材９から外れて該弾性部材９に対して非接触状態となるため、図６に示すようにフリクションＦが無くなり（Ｆ＝０）、ステアリング操作に対する抵抗が減じてステアリング操作を楽に行うことができる。
【００３２】
ところで、本実施の形態では、摩擦付与材７をステアリング操作（ステアリングシャフト３の回転）に連動して軸方向に移動させる構成を採用し、ステアリングハンドルを１回転させると摩擦付与材７の弾性部材９が偏心カム６から軸方向に離脱して両者間にフリクションＦが発生しないようにしたため、ステアリング操作に支障を来すことがない。このことを図５（ａ），（ｂ）に基づいて以下に説明する。
【００３３】
図５に示すように、偏心カム６の弾性部材からの離脱距離（つまり、ステアリングシャフト３の左及び右方向の１回転当たりのネジ部５のネジピッチ）ａは偏心カム６の幅寸法ｂよりも大きく（ａ＞ｂ）設定されている。
【００３４】
従って、ステアリングハンドルを左に１回転以上させると、図５（ａ）に示すように、ステアリングシャフト３のネジ部５に螺合する摩擦付与材７が図示矢印方向に後退するために弾性部材９が偏心カム６から後方へ離脱する。同様にステアリングハンドルを右に１回転以上させると、図５（ｂ）に示すように、摩擦付与材７が図示矢印方向に前退するために弾性部材９が偏心カム６から前方へ離脱する。このため、ステアリングシャフト３が１回転して偏心カム６が中立位置Ｎに戻っても、摩擦付与材７の弾性部材９が偏心カム６に対して軸方向に離脱しているために両者間にフリクションＦが再び発生することがなく、左又は右のステアリング操作を抵抗なく楽に行うことができる。尚、本実施の形態では、摩擦付与材７のブラケット８に形成されたガイド溝８ｃにステアリングコラム２側に設けられたガイドキー１０を嵌合させたため、摩擦付与材７の左右方向の移動が規制され、該摩擦付与材７はガタ無くスムーズに軸方向に移動して弾性部材９を偏心カム６に対して軸方向に確実に離脱させることができる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態に係るステアリング装置１においては、ステアリングシャフト３にネジ部５と偏心カム６を設け、該ステアリングシャフト３の前記ネジ部５に螺合する摩擦付与材７をステアリングシャフト３の回転に連動して軸方向に移動可能とするメカ方式を採用するため、その動作に電源が不要となり、構造が単純化してコストダウンが図られるとともに、雰囲気温度や電源系の異常に関わらず必要時には常に安定したフリクションＦを発生させ、該フリクションＦをステアリングシャフト３の中立位置Ｎにおいて高くして車両の高速直線走行時のシミーの発生を確実に防ぐことができる。
【００３６】
又、中立位置Ｎ近傍（操舵角が図３に示すθ以内であって、偏心カム６が摩擦付与材７の弾性部材９に接触している範囲内）においては、操舵角の増加に比例してフリクションＦが徐々に小さくなるようにするとともに、ステアリングシャフト３が１回転以上すると摩擦付与材７の弾性部材９が偏心カム６から軸方向に離脱するようにしてステアリングシャフト３に再びフリクションＦが付与されることがないようにしたため、ステアリング操作に支障を来すことがなく、ステアリング操作を従来通り楽に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る車両用ステアリング装置のステアリングコラム部分の破断側面図である。
【図２】図１のＡ部拡大詳細図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図１のＡ部分解斜視図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は本発明に係る車両用ステアリング装置の作用説明図である。
【図６】本発明に係る車両用ステアリング装置の操舵角に対するフリクションの変化を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      車両用ステアリング装置
２      ステアリングコラム
３      ステアリングシャフト
４      ユニバーサルジョイント
５      ネジ部
６      偏心カム
７      摩擦付与材
８      ブラケット
８ａ    ナット部
８ｂ    ネジ部
８ｃ    ガイド溝
９      弾性部材
１０    ガイドギー
Ｆ      フリクション
Ｎ      中立位置
Ｒ      摩擦付与材（弾性部材）の接触面の曲率半径
ｒ      偏心カム頂部の回転半径
θ      操舵角
【図１】
2007083938.tif 000003
【図２】
2007083938.tif 000004
【図３】
2007083938.tif 000005
【図４】
2007083938.tif 000006
【図５】
2007083938.tif 000007
【図６】
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