(57)【要約】【課題】小型化が可能な操舵装置を実現する。【解決手段】操舵装置（１）は、モータ（４５）と、運転者が操舵操作する操舵部材に対してトルク伝達可能に接続されたコラムシャフト（１０４）と、コラムシャフト（１０４）の外周に配置され、モータ（４２）のトルクをコラムシャフト（１０４）に伝達する伝達部（３１）と、車輪を転舵する転舵部に対してトルク伝達可能に接続され、コラムシャフト（１０４）に挿入された下部ステアリングシャフト（１０７）と、コラムシャフト（１０４）の内周面と下部ステアリングシャフト（１０７）の外周面との間に介在し、コラムシャフト（１０４）と下部ステアリングシャフト（１０７）とを互いに係止する係止部（２５）とを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
運転者が操舵操作する操舵部材に対してトルク伝達可能に接続された筒状の第１軸と、
前記第１軸の外周に配置され、前記モータのトルクを前記第１軸に伝達する伝達部と、
車輪を転舵する転舵部に対してトルク伝達可能に接続され、前記第１軸に挿入された第２軸と、
前記第１軸の内周面と前記第２軸の外周面と間に介在し、前記第１軸と前記第２軸とを互いに係止する係止部
と、を有する操舵装置。
【請求項２】
前記伝達部は、前記モータの出力軸の回転を減速したうえで前記第１軸に伝達する減速機である請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】
前記伝達部は、前記モータの出力軸であり、前記出力軸の回転を減速せずに前記第１軸に伝達する請求項１に記載の操舵装置。
【請求項４】
前記第１軸の内周面及び前記第２軸の外周面にはスプライン加工が施されている請求項１から３の何れか１項に記載の操舵装置。
【請求項５】
前記係止部は、樹脂により形成されている請求項１から４の何れか１項に記載の操舵装置。
【請求項６】
前記係止部は、前記第１軸の内周面及び前記第２軸の外周面の何れか一方に形成された凸部であって、他方に形成された凹部に係合する凸部である１から４の何れか１項に記載の操舵装置。
【請求項７】
前記係止部は、前記第１軸の内周面に周方向に沿って形成された第１の凹部と、前記第２軸の外周面に周方向に沿って形成された第２の凹部とに対して係合する円環又は円弧状の係止部材である１から４の何れか１項に記載の操舵装置。
【請求項８】
少なくとも前記第１軸を収容するハウジングと、
前記ハウジングを支持する支持部材であって、前記ハウジングが前記第１軸の軸方向に成分を有する力を受けると前記ハウジングを少なくとも当該軸方向に変位させる支持部材と、
を備えている請求項１から７の何れか１項に記載の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が前方衝突（一次衝突）すると、その後に運転者がステアリングホイールに衝突する二次衝突が発生する。このような二次衝突時におけるステアリングホイールから運転者への衝撃荷重を低減するために、衝撃を吸収する機構を有する操舵装置が存在する（例えば特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６３２３号公報
【特許文献２】特開２０１１−９８６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、衝撃を吸収する機構を有する操作装置において、操舵装置自身を小型化することが好ましい。
【０００５】
本発明は、衝撃を吸収する機構を有する操舵装置を小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的のもと、本発明は、モータと、運転者が操舵操作する操舵部材に対してトルク伝達可能に接続された筒状の第１軸と、前記第１軸の外周に配置され、前記モータのトルクを前記第１軸に伝達する伝達部と、車輪を転舵する転舵部に対してトルク伝達可能に接続され、前記第１軸に挿入された第２軸と、前記第１軸の内周面と前記第２軸の外周面との間に介在し、前記第１軸と前記第２軸とを互いに係止する係止部と、を有する操舵装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、衝撃を吸収する機構を有する操舵装置の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係る操舵装置の要部構成の一例を模式的に示す模式図である。
【図２】図１に示したステアリングコラムの構成の一例を模式的に示す断面図であり、（ａ）は係止部が破損する前、（ｂ）は係止部が破損した後に対応する。
【図３】図２に示したステアリングコラムが車体に取り付けられている状態の一例を模式的に示す模式図である。
【図４】二次衝突の前後における、図３に示したステアリングコラムの状態の一例を模式的に示す模式図であり、（ａ）は二次衝突前の状態、（ｂ）は二次衝突後の状態を示している。
【図５】本発明の実施形態２に係るステアリングコラムの構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態４及び実施形態５に係る係止部の構成の一例を模式的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
〔実施形態１〕
本発明の実施形態に係る操舵装置１について図１〜図４を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る操舵装置の要部構成の一例を模式的に示す模式図である。図１に示すように、操舵装置１は、運転者による操舵操作を受け付ける操舵部１０、操舵部１０が受け付けた操舵操作に応じて車輪４００を転舵する転舵部２０、及び制御部（不図示）を備えている。なお、以下に説明する操舵装置１では、モータでアシスト力を発揮させる電動パワーステアリングシステム（以下、ＥＰＳという）を採用しているが、これは本実施形態を限定するものではなく、（１）操舵部１０と転舵部２０との間のトルク伝達経路を機械的に接続又は遮断することが可能であり、（２）前記トルク伝達経路が遮断された状態において、操舵部１０が受け付けた操舵操作に応じて車輪４００の転舵角を電気的に制御するステアバイワイヤ方式を採用してもよい。
【００１１】
（操舵部１０）
図１に示すように、操舵部１０は、操舵部材１０２、上部ステアリングシャフト１０１、中部ステアリングシャフト（第１軸）１０３、下部ステアリングシャフト（第２軸）１０７、第１の自在継手１０６、及び中間シャフト１０８を備えている。操舵部材１０２、上部ステアリングシャフト１０１、中部ステアリングシャフト１０３、及び下部ステアリングシャフト１０７は、互いにトルク伝達可能に接続されている。ここで、「トルク伝達可能に接続」とは、一方の部材の回転に伴い他方の部材の回転が生じるように接続されていることを指し、例えば、一方の部材と他方の部材とが一体的に成形されている場合、一方の部材に対して他方の部材が直接的又は間接的に固定されている場合、及び、一方の部材と他方の部材とが継手部材等を介して連動するよう接続されている場合を少なくとも含む。
【００１２】
なお、本明細書において、上部ステアリングシャフト１０１、中部ステアリングシャフト１０３、及び下部ステアリングシャフト１０７は後述するステアリングコラム１１に含まれる。
【００１３】
本実施形態においては、上部ステアリングシャフト１０１の上端は、操舵部材１０２に固定され、操舵部材１０２と一体的に回転する。また、下部ステアリングシャフト１０７の下端と、中間シャフト１０８の上端とは、第１の自在継手１０６を介して互いに連動するように接続されている。
【００１４】
なお、「上端」とは、運転者の操舵操作に応じた操舵力の伝達経路において上流側の端部（すなわち、入力側の端部）のことを指し、「下端」とは、操舵力の伝達経路において下流側の端部（すなわち、出力側の端部）のことを指す（以下同様）。
【００１５】
また、操舵部材１０２の例として、図１に示すように、円環状のステアリングホイールを例に挙げたが、これは本実施形態を限定するものではなく、運転者による操舵操作を受け付けることができるものであれば他の形状や機構を有するものであってもよい。
【００１６】
（転舵部２０）
転舵部２０は、操舵部１０が受け付けた運転者の操舵操作に応じて、車輪４００を転舵させるための構成である。
【００１７】
図１に示すように、転舵部２０は、第２の自在継手（自在継手）２０２、ピニオンシャフト（入力軸）２０４、ピニオンギヤ２０６、ラックバー（転舵軸）２０８、タイロッド２１０、及びナックルアーム２１２を備えている。中間シャフト１０８、ピニオンシャフト２０４、及びピニオンギヤ２０６は、互いにトルク伝達可能に接続されている。
【００１８】
本実施形態では、ピニオンギヤ２０６は、ピニオンシャフト２０４の下端に固定され、ピニオンシャフト２０４と一体的に回転する。中間シャフト１０８の下端とピニオンシャフト２０４の上端とは、第２の自在継手２０２を介して互いに連動するように接続されている。
【００１９】
ラックバー２０８は、ピニオンギヤ２０６の回転に応じて車輪４００を転舵させるための構成であり、ラックバーには、ピニオンギヤ２０６と噛み合うラック歯（不図示）が形成されている。
【００２０】
上記のように構成された操舵装置１では、運転者が操舵部材１０２を介した操舵操作を行うと、ピニオンギヤ２０６が回転し、ラックバー２０８の軸方向に沿って、ラックバー２０８が変位する。これにより、ラックバー２０８の両端に設けられたタイロッド２１０、及び、タイロッド２１０に連結されたナックルアーム２１２を介して、車輪４００が転舵される。
【００２１】
なお、図１に示す例では、ピニオンシャフト２０４とラックバー２０８との間の操舵力の伝達をピニオンギヤ２０６及びラック歯によって行う構成を例に挙げたが、これは本実施形態を限定するものではなく、ピニオンシャフト２０４とラックバー２０８との間の操舵力を伝達できるものであれば、他の構成であってもよい。
【００２２】
続いて、上述したステアリングコラム１１について具体的に説明する。図２は、図１に示したステアリングコラム１１の構成の一例を概略的に示す断面図であり、（ａ）は後述する係止部が破損する前、（ｂ）は当該係止部が破損した後に対応する。
【００２３】
はじめに、図２（ａ）に示すように、ステアリングコラム１１は、ハウジング１２を備えている。ハウジング１２には、上部ステアリングシャフト１０１の一部、中部ステアリングシャフト１０３、トルクセンサ１５、伝達部３１、モータ４２、及び下部ステアリングシャフト１０７の一部が収容されている。また、ハウジング１２において、下流側の端部には、エンドカバー４７が取り付けられている。
【００２４】
上部ステアリングシャフト１０１の少なくとも一部、及び中部ステアリングシャフト１０３は筒状に形成されている。すなわち、上部ステアリングシャフト１０１及び中部ステアリングシャフト１０３の内部には空洞が形成されている。また、当該空洞内に、上部ステアリングシャフト１０１と中部ステアリングシャフト１０３とを弾性的に接続するためのトーションバー（不図示）が配置されている。
【００２５】
なお、本明細書では、上部ステアリングシャフト１０１及び中部ステアリングシャフト１０３を合わせて、コラムシャフト１０４とも呼ぶ。コラムシャフト１０４は、上部ステアリングシャフト１０１及び中部ステアリングシャフト１０３が一体的に形成されたものであってもよい。このようにコラムシャフト１０４が一体的に構成されている場合、コラムシャフト１０４の下流側の筒状部分を第１軸と呼ぶ。
【００２６】
トルクセンサ１５は、上部ステアリングシャフト１０１と中部ステアリングシャフト１０３との間に生じる捩れを検出する。
【００２７】
より具体的には、運転者が操舵部材１０２を介した操舵操作を行うと、上部ステアリングシャフト１０１と中部ステアリングシャフト１０３との間に、操舵操作のトルクＴの大きさに応じた捩れ角θTが生じる。そこで、トルクセンサ１５は、操舵操作のトルクＴの大きさに応じて生じた捩れ角θTを検出する。トルクセンサ１５による検出結果は、トルクセンサ信号として制御部（不図示）に供給される。なお、操作部１０は、操舵部材２００（いずれも図１参照）の操舵角を検出するための操舵角センサを備え、検出した操舵角度又は操舵角速度を示す信号を上記制御部に供給する構成としてもよい。
【００２８】
伝達部３１は、中部ステアリングシャフト１０３の軸方向の外周に配置されており、モータ４２が発生させるトルクを中部ステアリングシャフト１０３に伝達する構成である。伝達部３１は、遊星支持部材３２、遊星ギヤ３３、及び動力伝達シャフト３４を有している。遊星支持部材３２は、中部ステアリングシャフト１０３に固定されており、遊星ギヤ３３を自転可能に支持するものである。また、伝達部３１は、遊星ギヤ３３が噛み合う内歯ギヤ（図示せず）をハウジング１２の内周に沿って備えている。
【００２９】
なお、伝達部３１の構成は上述の例に限られるものではなく、（１）ウォームホイール及びウォームギヤ、（２）ピニオンギヤ及びピニオンギヤ、（３）はすば歯車同士の組み合わせを採用してもよい。また、トラクションドライブ方式又はフリクションドライブ方式を採用し、遊星ギヤ３３に代えて遊星ローラを用いてもよい。また、ベルトドライブ方式、チェーンドライブ方式等を採用してもよい。
【００３０】
また、伝達部３１は、上記以外の構成要素として、ハウジング（ハウジング１２と一体又は別体）、ベアリング、及び、上述したエンドカバー４７等の少なくとも何れかを備える構成としてもよい。
【００３１】
また、本実施形態では、伝達部３１は、モータ４２の出力軸の回転を減速したうえで中部ステアリングシャフト１０３に伝達する減速機として構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、モータ４２の出力軸の回転を減速せずに中部ステアリングシャフト１０３に伝達する構成としてもよい。
【００３２】
モータ４２は、ハウジング１２に対して固定されたステータ４３及び動力伝達シャフト３４に対して固定されたマグネット４４を有し、ブラシレスモータとして構成されているが、本発明において、モータ４２はこの構成に限定されるものではない。例えば、ステータ４３とマグネット４４の配置を逆転させた構成としてもよい。
【００３３】
本実施形態において、車輪４００を転舵する転舵部２０（いずれも図１参照）に対してトルク伝達可能に接続された下部ステアリングシャフト１０７は、筒状の中部ステアリングシャフト１０３に挿入されている。
【００３４】
また、中部ステアリングシャフト１０３の内周面と下部ステアリングシャフト１０７の外周面との間には、係止部２５が介在している。係止部２５は、主として、中部ステアリングシャフト１０３と下部ステアリングシャフト１０７とが軸方向に相対移動しないように、中部ステアリングシャフト１０３と下部ステアリングシャフト１０７とを互いに係止している。係止部２５は、例えば樹脂により形成されており、コラムシャフト１０４の軸方向に成分を有する所定以上の力を受けると破損するものである。
【００３５】
したがって上述の構成により、本実施形態によれば、図２（ａ）に示す状態において、コラムシャフト１０４が軸方向に成分を有する所定以上の力を受けると、係止部２５が破損し、コラムシャフト１０４と下部ステアリングシャフト１０７との係止が解除される。その結果、下部ステアリングシャフト１０７が、コラムシャフト１０４内の空洞を軸方向に移動可能な状態となる。例えば、後述する二次衝突が発生した場合、コラムシャフト１０４に対してコラムシャフト１０４の軸方向下流側に向かう力が印加される。そしてこれにより、図２（ｂ）に示すように、コラムシャフト１０４及びハウジング１２は下部ステアリングシャフト１０７の軸方向下流側に変位する。
【００３６】
（ステアリングコラム１１の車体への取付）
図３は、図２に示したステアリングコラム１１が車体に取り付けられている状態の一例を模式的に示す模式図である。
【００３７】
図３に示すように、ステアリングコラム１１のハウジング１２は、支持部材１４０を介して車体１５０に取り付けられている。
【００３８】
本実施形態において、支持部材１４０は、ハウジング１２がコラムシャフト１０４の軸方向に成分を有する力を受けると変形し、ハウジング１２を少なくとも当該軸方向に変位させる。ただし、本実施形態において、支持部材１４０は必須の構成ではない。
【００３９】
（ステアリングコラム１１の機能）
次に、ステアリングコラム１１の機能について、図４を更に参照して具体的に説明する。
【００４０】
図４は、二次衝突の前後における、図３に示したステアリングコラム１１の状態の一例を模式的に示す模式図であり、（ａ）は二次衝突前の状態、（ｂ）は二次衝突後の状態を示している。なお、説明の都合上、図４において図３で示した支持部材１４０及び車体１５０は図示していない。また、本明細書において、二次衝突とは、車両が前方衝突（一時衝突）した後、運転者がステアリングホイール、すなわち図１に示す操舵部材１０２に衝突することを言う。
【００４１】
車両の車体１５０（図３参照）に取り付けられたステアリングコラム１１は、通常、図４（ａ）に示す状態にある。また、上述のように、コラムシャフト１０４及び下部ステアリングシャフト１０７は、ハウジング１２内で係止部２５によって互いに係止されている。すなわち、コラムシャフト１０４及び下部ステアリングシャフト１０７は、図２の（ａ）に示した状態にある。
【００４２】
ところが、二次衝突が発生して、コラムシャフト１０４に対して、コラムシャフト１０４の軸方向下流側に向かう力が印加されると、当該力によって係止部２５（図２参照）は破損し、コラムシャフト１０４と下部ステアリングシャフト１０７との係合は解除される。そうすると、下部ステアリングシャフト１０７は、コラムシャフト１０４内の空洞を軸方向上流側に向けて相対的にスライドする。これにより、二次衝突による衝突エネルギーの少なくとも一部が吸収される。
【００４３】
このように、本実施形態によれば、コラムシャフト１０４の内部のスペースを有効活用することより、二次衝突による力を少なくとも部分的にステアリングコラム１１の内部で吸収することができる。
【００４４】
また、支持部材１４０を備える構成の場合、当該力によって支持部材１４０が変形することにより、ステアリングコラム１１は、図４（ａ）に示す位置から、図４（ｂ）に示す位置へと軸方向に変位する。言い換えれば、ステアリングコラム１１は前方移動する。これにより、二次衝突による衝突エネルギーの他の一部が吸収される。
【００４５】
ここで、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ステアリングコラム１１の全長である点Ａから点Ｂまでの長さ（以下、当該全長を「ＡＢ長」という）は、二次衝突前よりも二次衝突後の方が、図４（ａ）「ｒ」の分だけ短くなっている。
【００４６】
そのため、二次衝突を考慮したステアリングコラム１１の移動のためには、ステアリングコラム１１の軸方向において、図４中「ｓ」で示す長さ分のスペースが確保できれば足りる。この長さ「ｓ」は、下部ステアリングシャフト１０７がコラムシャフト１０４内を相対的にスライドしない構成に比べて、上述の「ｒ」だけ短くなっている。
【００４７】
したがって、本実施形態によれば、ステアリングコラム１１の移動分のスペースが削減されるので、操舵装置１（図１参照）の小型化を実現することができる。
【００４８】
〔実施形態２〕
本実施形態におけるステアリングコラムについて説明する。
【００４９】
図５は、本実施形態に係るステアリングコラム５０の構成の一例を模式的に示す断面図である。本実施形態において、ステアリングコラム５０は、実施形態１に遊星支持部材３２や遊星ギヤ３３（図２参照）等の減速機としての構成を備えない構成である。
【００５０】
具体的には、ステアリングコラム５０において、マグネット４４は、コラムシャフト１０４に対して減速機を介さずに接続されている。すなわち、本実施形態では、コラムシャフト１０４自体がモータ４２の出力軸となるよう構成されている。換言すれば、ステアリングコラム５０は、実施形態１における伝達部３１に代えて、モータ４２の出力軸であり、当該出力軸の回転を減速せずにコラムシャフト１０４に伝達する伝達部を備えている。
【００５１】
このように、ステアリングコラムが減速機を備えない構成としても、実施形態１と同様の効果が得られる。
【００５２】
〔実施形態３〕
本実施形態におけるステアリングシャフト及び下部ステアリングシャフトの構成について説明する。
【００５３】
実施形態１に係るコラムシャフト１０４及び下部ステアリングシャフト１０７は、それぞれスプライン加工されていてもよい。より具体的には、コラムシャフト１０４の内周面にはスプライン溝が形成されている。また、下部ステアリングシャフト１０７の外周面には、コラムシャフト１０４の内周面に形成されたスプライン溝に嵌合するスプライン溝が形成されている。
【００５４】
本実施形態によれば、スプライン溝同士が嵌合することにより、コラムシャフト１０４と下部ステアリングシャフト１０７とが、軸回りに相対的に回転することを防ぐことができる。
【００５５】
また、二次衝突により係止部２５が破損し、コラムシャフト１０４と下部ステアリングシャフト１０７との係止が解除された後、軸方向の相対移動を許容しつつ、軸回りの相対的回転を禁止するので、二次衝突の後であっても操舵性を維持することができる。
【００５６】
〔実施形態４〕
本実施形態における係止部について図６（ａ）を参照して説明する。本実施形態に係る係止部は、上述した実施形態１及び実施形態２それぞれの樹脂からなる係止部２５（図２参照）の代わりに、以下の構成を備えるものである。
【００５７】
図６（ａ）は、本実施形態に係る係止部の構成の一例を模式的に示す模式図である。
【００５８】
はじめに、本実施形態に係る係止部の第一の構成において、図６（ａ）に示すように、コラムシャフト１０４の内周面には、凹部６０１が形成されている。一方、下部ステアリングシャフト１０７の外周面には、凹部６０１に係合する凸部６０２が形成されている。そして、凹部６０１と凸部６０２との係合は、コラムシャフトの軸方向に成分を有する所定以上の力を受けると、解除される構成である。
【００５９】
このような係止部の構成としても、上述した実施形態１と同様の効果が得られる。
【００６０】
〔実施形態５〕
本実施形態における係止部について図６（ｂ）を参照して説明する。本実施形態に係る係止部は、上述した実施形態１及び実施形態２それぞれの樹脂からなる係止部２５（図２参照）の代わりに、以下の構成を備えるものである。
【００６１】
図６（ｂ）は、本実施形態に係る係止部の構成の一例を模式的に示す模式図である。
【００６２】
本実施形態に係る係止部の構成において、図６（ｂ）に示すように、コラムシャフト１０４の内周面には、周方向に沿って第１の凹部７０１が形成されている。また、下部ステアリングシャフト１０７の外周面に沿って第２の凹部７０２が形成されている。さらに、第１の凹部７０１と第２の凹部７０２それぞれに対して係合する円環又は円弧状の係止部材７３が設けられている。係止部材７４は、第１のステアリングシャフトの軸方向に成分を有する所定以上の力を受けると、第１の凹部７０１と第２の凹部７０２それぞれに対する係合が解除される構成である。
【００６３】
このような係止部の構成としても、実施形態１と同様の効果が得られる。
【００６４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１            操舵装置
１１，５０    ステアリングコラム
１２          ハウジング
２０          転舵部
２５          係止部
３１          伝達部
３３          遊星ギヤ
４２          モータ
７３          係止部材
１０２        操舵部材
１０３        中部ステアリングシャフト（第１軸）
１０４        コラムシャフト
１０７        下部ステアリングシャフト（第２軸）
１４０        支持部材
４００        車輪
６０１        凹部
６０２        凸部
７０１        第１の凹部
７０２        第２の凹部
【図１】
2017124715.tif 000003
【図２】
2017124715.tif 000004
【図３】
2017124715.tif 000005
【図４】
2017124715.tif 000006
【図５】
2017124715.tif 000007
【図６】
2017124715.tif 000008