JP2000203436A - ステアリングコラムの操舵機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動転舵機構をステアリングコラムの下端部
に設定できるようにユニット化して各種のステアリング
コラムに適用可能な汎用性を持たせる。 【解決手段】 シャフト３７に挿通して結合するカラー
４０と、カラー４０に軸受４５を介して回転可能に支持
された駆動ギヤ５１と、駆動ギヤ５１と結合された板バ
ネ５２と、板バネ５２と結合されて駆動ギヤ５１と一体
で回動するとともに軸方向へ移動可能なプレート５３
と、プレート５３と対面するフェージング５４を有して
カラー４０と一体回転可能なロータ５５と、ロータ５５
を介してプレート５３と対面するように蓋部５８に固定
された電磁コイル５６と、カラー４０を回転可能に収納
して一端部がジャケットチューブ８の下端部に同心状に
固定可能なハウジング４３と、駆動ギヤ５１を自動制御
ユニットからの信号により駆動する電動モータ６２とか
ら構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は自動転舵機構や補
助操向操舵機構を備えたステアリングコラムに関するも
ので、特に自動転舵機構や補助操向操舵機構をユニット
化して汎用性を持たせることで各種のステアリングコラ
ムの下端部に組付けることができるようにした操舵機構
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動転舵機構は、自動車の走行時におけ
る操舵を運転者による手動のみでなく、例えば路面の白
線を画像認識してその白線に沿う走行が自動で行えるよ
うにした自動運転制御ユニットの電気信号により駆動す
る電動モータを介してステアリングシャフトの舵角を設
定するためにステアリングコラムに付加する機械的構成
である。

【０００３】基本的には、自動運転制御ユニットからの
電気信号により駆動する電動モータでステアリングシャ
フトを所要の角度回転させることができるようにした機
構で、安全性確保のために、自動運転中においては運転
者による手動操向が優先して切り替えられるように構成
される。この切り替えは電気的に行うとトラブルを生じ
易いので、一般的には自動転舵機構に内蔵させたクラッ
チ手段にて機械的に行われる（特開平１０−２２６３５
４号参照）。

【０００４】補助操向操舵機構は、運転者による操舵を
機械的に補助して運転者の操舵力を軽減するものであ
り、例えば、トルクセンサが運転者による操舵を検出す
ると、制御ユニットが電動モータを駆動してステアリン
グシャフトを回動させることで操舵を補助する構成であ
り、その機械的構成は上記自動転舵機構と酷似してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自動転
舵機構や補助操向操舵機構はステアリングコラムのどの
部位に組み付けるかが問題であり、前記公開公報記載の
発明ではステアリングコラムの中間部付近に配設してい
る。

【０００６】したがって、ステアリングコラムの中間部
の構成が複雑で重量が重くなり、ステアリングホイール
のチルト構造（上下方向位置調節）やテレスコピック構
造（軸方向進退調節）を配設することが難しくなる。ま
た、従来の自動転舵機構は特定のステアリングコラムに
おける特殊の構造を有するので、各種のステアリングコ
ラムに汎用できる構造を有していない。

【０００７】さらに、電磁クラッチを用いたパワーステ
アリングコラムとして、特開昭６２−４６７１号にて提
供された発明があるが、そのクラッチ機構は複数の部品
にまたがってアクチュエーターの部品が取り付けられて
いるため、複数の部品間のずれが生じる可能性が高く、
アクチュエーターの同心性を確保し難いなどの問題があ
り、アクチュエーターの性能に悪影響を及ぼす。

【０００８】そこで、この発明は自動転舵機構や補助操
向操舵機構のステアリングコラムへの組付け部位をステ
アリングコラムの下端部に設定できるようにユニット化
することによって各種のステアリングコラムに適用でき
る汎用性を具えたステアリングコラムの操舵機構を提供
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明にかかるステア
リングコラムの操舵機構は、請求項１によれば、制御ユ
ニットからの信号により駆動する電動モータが取り付け
られるとともに、一端部がステアリングコラムの下端部
に固定可能なハウジングと、ステアリングシャフトの下
端部に挿通して結合されるとともに前記ハウジングに回
転可能に支持されるカラーと、該カラーに軸受を介して
回転可能に支持され前記駆動モータより駆動する駆動ギ
ヤと、該駆動ギヤと結合された板バネと、該板バネと結
合されて前記駆動ギヤと一体で回動するとともに軸方向
へ移動可能なプレートと、該プレートと対面するフェー
ジングを有して前記カラーと一体回転可能なロータと、
該ロータを介して前記プレートと対面するようにハウジ
ングに収納して固定された電磁コイルとからなることを
特徴とする。

【００１０】したがって、ステアリングシャフトに挿通
固定するカラーに全ての部品を搭載したユニットとして
完成された操舵機構を、ジャケットチューブに連結して
チルト機構やテレスコ機構等を有する各種のステアリン
グコラムの下端部に組み付けることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図に
基づき説明する。図１及び図２に示すように、ステアリ
ングコラム１は上端部付近にチルト機構２を有し、略中
央部にはテレスコピック機構３を有するとともに、エネ
ルギー吸収部材４を介在して車体へ固定するためのアッ
パークランプ５が取付けられ、かつ、操舵機構としての
下端部に自動転舵機構６が設けられている。自動転舵機
構６にはステアリングコラム１を車体に固定するロアー
クランプを取り付けるためのブラケット７が取り付けら
れている。

【００１２】図３に示すように、アッパークランプ５は
円筒体であるジャケットチューブ８の上部を跨いで左右
両側に延伸するように固着されたブラケット９を離脱可
能に支持しており、該ブラケット９とエネルギー吸収部
材４，４の一端部４ａ，４ａがアッパークランプ５と一
体の垂下部５ａ，５ａに対して一体として離脱可能にボ
ルト１０，１０にて締結されている。エネルギー吸収部
材４，４の他端部４ｂ，４ｂはアッパークランプ５とと
もに図示しないボルトで車体に固定される。

【００１３】テレスコピック機構３は、ジャケットチュ
ーブ８の上端部にテレスコブラケット１１を軸方向へ移
動可能に嵌合し、このテレスコブラケット１１をジャケ
ットチューブ８に対して軸方向へ進退させる駆動手段と
して、電動モータ１２の駆動によりウォーム１３とウォ
ームホイール１４で回転するスクリュウシャフト１５に
係合するナット１６が固定支持されたブラケット１７を
テレスコブラケット１１に突設して形成される。

【００１４】チルト機構２は、テレスコブラケット１１
の上端部にヒンジ１８を介して上下方向へ揺動可能なチ
ルトブラケット１９を設け、該チルトブラケット１９内
に自在継手２０を配置してステアリングシャフト２１，
２２を連結してあり、このチルトブラケット１９を揺動
させる駆動手段として、電動モータ２３の駆動によりウ
ォーム２４とウォームホイール２５で回転するスクリュ
ウシャフト２６に係合するナットブロック２７が軸２８
で回動可能に支持するブラケット２９をチルトブラケッ
ト１９の下部に延設して形成される。スクリュウシャフ
ト２６にはコイルスプリング３０が弾装されてチルトブ
ラケット１９は常に上方へ回転付勢されている。

【００１５】なお、アッパークランプ５の下部付近にお
いて、テレスコブラケット１１とジャケットチューブ８
間のガタ付きを防止するために、ジャケットチューブ８
の外周面に摺接するプレート３４に一対の楔３１，３１
を移動可能に載置してそれらの間にコイルスプリング３
２を介在させ、楔３１の上面が傾斜面として形成されて
その傾斜面がテレスコブラケット１１に固定したカバー
３３の傾斜面に沿いコイルスプリング３２の力で移動す
ることによってプレート３４がジャケットチューブ８に
圧接するようになっている。

【００１６】また、ジャケットチューブ８の軸芯部に挿
入されたステアリングシャフト２２は内周面にスプライ
ン部３５を有する中空のロアーシャフト３６に挿入され
て軸方向長さを伸縮可能であり、ロアーシャフト３６の
下端部には中実のシャフト３７が溶接等にて結合してい
る。シャフト３７に転舵機構６の中心にあるカラー４０
がセレーション部３８を介して挿通されて樹脂モールド
により一体に固着され、カラー４０が軸中心で回転する
ことによってロアーシャフト３６，３７及びステアリン
グシャフト２１，２２が回転し、その操舵力が図示しな
い中間シャフトを介してステアリングギヤボックスに伝
達される。

【００１７】自動転舵機構６は、ジャケットチューブ８
の下端部に環状の取付け板４１を溶接等にて直交して連
結し、この取付け板４１にボルト４２でハウジング４３
を締結している。カラー４０は一端部にフランジが形成
されており、一端部側から順に、ベアリング４４、スペ
ーサー４７、ベアリング４５、スペーサー４８、ロータ
５５、スペーサー４９、ベアリング４６、スペーサー５
０が挿通され、他端部に形成したねじ部にナット３９を
締結して固定されている。ベアリング４４，４６は、ハ
ウジング４３及びハウジング４３の蓋部５８の内周部に
支持されており、したがって、カラー４０はハウジング
４３にベアリング４４，４６を介して回転可能に支持さ
れている。

【００１８】すなわち、ベアリング４４のインナーレー
スはカラー４０の最大径部とハウジング４３の最小径部
との間において一方の片側は最大径部のフランジ部に当
接し、他方の片側はスペーサー４７に当接して、カラー
に固定され、アウターレースはハウジング４３に遊嵌さ
れ、また、ベアリング４６のインナーレースはカラー４
０の外端部の最小径部とハウジング４３の最大径部との
間において断面Ｌ字形のスペーサー４９とスペーサー５
０に挟持されてカラー４０に固定され、アウターレース
は蓋部５８の内周縁に形成したフランジ部に抜け止めリ
ング５８ａにて固定してあり、ジャケットチューブ８に
固定したハウジング４３に対してカラー４０がシャフト
３７及びロアーシャフト３６と共に軸中心で回転できる
ように支承している。ベアリング４５のアウターレース
には抜け止めリング５１ｂにて駆動ギヤ５１が固定さ
れ、これによりウォームホイールからなる駆動ギヤ５１
をカラー４０に対し回転自在に支承している。

【００１９】駆動ギヤ５１は外周部に合成樹脂製の歯部
５１ａを有するウォームホイールであり、カラー４０と
は独立して回転可能である。この駆動ギヤ５１の一側面
にワッシャー６１を介在して板バネ５２がビス６０で固
定されている。駆動ギヤ５１の歯部５１ａには電動モー
タ６２の出力軸６４に形成したウォーム６３が係合し、
電動モータ６２は前記自動運転制御ユニットからの信号
にて回転駆動される。図５に示すように、電動モータ６
２の出力軸６４はエンコーダ６５に延長し、これにより
電動モータ６２の回転数を検出する。

【００２０】板バネ５２は略花どう状の異形環状（図５
参照）に形成されており、３箇所設けられた小径部分に
設けられた孔にビス６０を挿通して駆動ギヤ５１に固定
している。この板バネ５２の大径部分中央に設けた孔に
はリベット７０が挿通されてプレート５３がかしめ固定
される。プレート５３は環状板からなり、駆動ギヤ５１
と同心的に配置されて板バネ５２を介して一体で回動す
るとともに、板バネ５２の変形により軸方向へ移動可能
である。このプレート５３には板バネ５２を駆動ギヤ５
１に固定する際に前記ビス６０の頭部を挿通するための
孔５３ａが設けられている。

【００２１】ロータ５５はカラー４０に遊嵌して図示し
ないキー溝で一体的に回転可能な環状体で、電磁コイル
５６を遊嵌する溝部をフェージング５４の背面に備え、
その溝部内壁と電磁コイル５６との間には僅少の隙間Ｓ
が形成されている。そして、電磁コイル５６が励磁され
ているといないにかかわらず隙間Ｓが形成されるように
ロータ５５は軸方向へ移動できないようにカラー４０に
固定されている。ロータ５５とカラー４０との間に形成
される隙間６６は、カラー４０に穿設した透孔６７から
シャフト３４との間に形成された隙間６８に樹脂モール
ドを施した場合に形成される樹脂突起を逃がすために形
成してある。フェージング５４はロータ５５に固定され
ており、プレート５３との接触面の抵抗を大きくするこ
とで滑りを少なくし、これにより回転伝達トルクが大き
くなる。

【００２２】かくして、自動転舵機構６はカラー４０に
すべて組付けられてユニット化しているものである。

【００２３】電磁コイル５６は台座５７とともにハウジ
ング４３の蓋部５８にボルト５９で固定してある。な
お、７１はハウジング４３に蓋部５８を固定するボルト
である。

【００２４】そこで、上記実施の形態における作用を説
明すると、自動運転制御ユニットからの電気的信号によ
り電磁コイル５６が作動しプレート５３を吸引すること
でプレート５３をロータ５５に圧接し、ロータ５５がプ
レート５３及び板バネ５２を介して駆動ギヤ５１と一体
で回動可能となるため、電動モータ６２が駆動される
と、駆動ギヤ５１が回転し、その回転は板バネ５２を介
してプレート５３及びロータ５５に伝達され、ロータ５
５からカラー４０に伝達され、カラー４０からシャフト
３７、ロアーシャフト３６及びステアリングシャフト２
１，２２に伝達される。したがって、シャフト３７と接
続された図示しない中間シャフトを介してステアリング
ギヤボックスに伝達され、必要な転舵がなされる。

【００２５】一方、自動運転中において軌道修正が必要
となった場合、運転者がステアリングホイールを強制回
転させて手動操向すると、プレート５３はロータ５５の
フェージング５４に電磁力で圧接しているだけのもので
あるから、その圧接力に打ち勝つ力でステアリングホイ
ールを強制回転すれば、プレート５３とフェージング５
４との間でスリップ現象が生じて駆動ギヤ５１の回転力
がロータ５５に伝達されずにステアリングシャフト２
１，２２からロアーシャフト３６とシャフト３７に操舵
力が伝達され、かつ、シャフト３７から中間シャフトを
経てステアリングギヤボックスに伝達される。したがっ
て、自動運転中において運転乗員による手動操向が可能
となる。

【００２６】なお、運転者がステアリングホイールを強
制回転させて手動操向した際に、自動転舵を解除するよ
うにしてもよい。すなわち、ステアリングホイールから
の手動操向をトルクセンサで検出した際に、自動運転制
御ユニットが電磁コイル５６への通電を切ることで電磁
コイル５６が励磁されないからアーマチュア５３がロー
タ５５に吸着されることはなく、フェージング５４とプ
レート５３との間は離間しているためにステアリングシ
ャフト２２，２３及びロアーシャフト３３の回転操作が
容易に軽くできるようになる。

【００２７】上記本発明の構造において、カラー４０を
シャフト３７にセレーション部３８と透孔６７から隙間
６８に注入する樹脂モールドで結合した場合、二次衝突
時においてジャケットチューブ８に荷重が負荷し、ジャ
ケットチューブ８が車体から離脱すると、自動転舵機構
はジャケットチューブ８に押されて下方へ移動し、樹脂
モールドが破断してカラー４０はシャフト３７から離脱
できる。

【００２８】かくして、自動転舵機構６をステアリング
コラムの下端部にカラー４０とハウジング４３を介して
組み付けることができるようにユニット化したので、各
種のステアリングコラムに大幅な改変を伴う事なく採用
できる。

【００２９】なお、上記実施の形態において、カラー４
０をシャフト３７に樹脂モ一ルドにより固定している
が、この構造ではシャフト３７とカラー４０を樹脂モー
ルドした後に自動転舵機構６の組み付けを行なわなけれ
ばならないため、ハウジング４３の外側にカラ−４０と
シャフト３７の係上構造を設けるようにしても良い。

【００３０】この係止構造は、所定の荷重が作用すると
離脱する構造であり、例えば、シャフト３７に段部を形
成してカラー４０の一端側を当接すると共に、カラー４
０の他端側に対応する位置に溝を形成して弾性リングを
装着することで、シャフト３７に対してカラー４０を固
定し、所定以上の荷重が作用した際には弾性リングが溝
から外れてシャフト３７とカラー４０とが離脱する構造
などである。

【００３１】この場合、自動転舵機構６を完全にユニッ
ト化した後にシャフト３７及びジャケットチューブ８へ
の組み付けが行なえるため、組み付け性が更に向上する
とともに、精度が向上し、しかも完全なユニットである
ため、各種ステアリングコラムへの対応も容易にでき
る。

【００３２】また、上記実施の形態においては、カラー
４０をシャフト３７に樹脂モールドにより離脱可能に固
定しているが、これは二次衝突時にカラー４０とシャフ
ト３７が離脱する必要があるためである。そのため、ジ
ャケットチューブ８を２体にするなどしてジャケットチ
ューブに収縮構造を有する場合には、シャフト３７とカ
ラー４０とを固定することができる。

【００３３】この場合には、シャフト３７の上部側に段
部を形成するとともに、下部側にねじ部を形成してナッ
トによりカラー４０を挟持して固定すればよい。この構
造では前述のように、自動転舵機構６を完全にユニット
化した後にシャフト３７及ぴジャケットチューブ８への
組み付けを行なうことができる。

【００３４】なお、ジャケットチューブとステアリング
シャフトとが共に収縮構造を有しないステアリングコラ
ムの場合にも同様である。

【００３５】以上の説明は、自動転舵機構に関するもの
であるが、補助操向操舵機構についても同じ構造が採用
できる。すなわち、運転者による操向トルクをステアリ
ングシャフト、或いは中間シャフト等に設けたトルクセ
ンサにて検出し、この検出を受けて制御ユニットが電磁
コイル５６を励磁すると共に、電動モータを駆動してス
テアリングシャフトを回転駆動するのであり、制御ユニ
ットによる制御条件が異なるだけで操舵機構としては全
く同じ構造を採用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したこの発明によれば、ステア
リングシャフトに挿通するカラーに全ての部品を搭載し
て一体化した操舵機構のユニット化ができ、組付け性が
向上するとともに部品精度が向上し、性能が安定する。
しかも、カラーをステアリングシャフトに挿通してジャ
ケットチューブに結合するユニット構成であるから、各
種ステアリングコラムに大幅な改変を施す事なく適用で
きる。また、ステアリングコラムの下端部に取り付ける
ユニット構成であるから、ステアリングコラムの上端部
の構造、とりわけ、チルト機構やテレスコピック機構に
影響を与える事なく採用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施したステアリングコラムの一部
断面側面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１のＤ−Ｄ断面図である。

【図４】図１のＰ−Ｐ断面図である。

【図５】図１のＮ−Ｎ断面図である。

【図６】この発明の要部を示す図１の一部拡大断面図で
ある。

【符号の説明】

１…ステアリングコラム ２…チルト機構 ３…テレスコピック機構 ４…エネルギー吸収部材 ５…アッパークランプ ６…自動転舵機構 ７…ロアークランプ ８…ジャケットチューブ ３６…ロアーシャフト ３７…シャフト ３８…セレーション部 ３９…ナット ４０…カラー ４１…取付け板 ４３…ハウジング ４４，４５，４６…ベアリング ４７，４８，４９，５０…スペーサー ５１…駆動ギヤ（ウォームホイール） ５２…板ばね ５３…アーマチュア ５４…フェージング ５５…ロータ ５６…電磁コイル ５７…台座 ５８…蓋部 ６０…ビス ６１…ワッシャ ６２…電動モータ ６３…ウォーム ６５…エンコーダ ６６，６８…隙間 ６７…透孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御ユニットからの信号により駆動する
   電動モータが取り付けられるとともに、一端部がステア
   リングコラムの下端部に固定可能なハウジングと、ステ
   アリングシャフトの下端部に挿通して結合されるととも
   に前記ハウジングに回転可能に支持されるカラーと、該
   カラーに軸受を介して回転可能に支持され前記駆動モー
   タより駆動する駆動ギヤと、該駆動ギヤと結合された板
   バネと、該板バネと結合されて前記駆動ギヤと一体で回
   動するとともに軸方向へ移動可能なプレートと、該プレ
   ートと対面するフェージングを有して前記カラーと一体
   回転可能なロータと、該ロータを介して前記プレートと
   対面するようにハウジングに収納して固定された電磁コ
   イルとからなることを特徴とするステアリングコラムの
   操舵機構。