JP2007083940A - 車両用ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】雰囲気温度等の環境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ジャケット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に所定隙間δ１を形成して挿通する摩擦付与材５を前記ステアリングコラムジャケット２内に径方向に移動可能に設け、径方向に移動して前記摩擦付与材２を押圧する調整ボルト（押圧部材）１４と、該調整ボルト１４を移動させるアクチュエータとしてのモータ１０とウォーム１２及びウォームホイール１３を設ける。
【選択図】図３

Description

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車速や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。

車両用ステアリング装置は、筒状のステアリングコラムジャケット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。

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。

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）。

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）。
特開２００５−１０４４１６号公報 特開２０００−１３３８５４号公報 特許第２８００５２６号公報

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、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という問題がある。

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、雰囲気温度等の環境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車両用ステアリング装置を提供することにある。

又、本発明は、シミーが発生しない低速走行時にはフリクションを無くし或は小さく抑え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。

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ジャケット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所定隙間を形成して挿通する摩擦付与材を前記ステアリングコラムジャケット内に径方向に移動可能に設け、径方向に移動して前記摩擦付与材を押圧する押圧部材と、該押圧部材を移動させるアクチュエータを設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、少なくとも車速と操舵角に基づいて前記アクチュエータを制御して前記押圧部材の移動量を調整するための制御手段を設け、車両の高速直線走行時に前記押圧部材の移動量を他の走行時のそれよりも大きく設定して前記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するようにしたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記制御手段は、車両の低速走行時には前記押圧部材の移動量を高速直線走行時のそれよりも小さく設定し、ステアリングシャフトに付与されるフリクションを高速直線走行時のそれよりも小さくすることを特徴とする。

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、前記アクチュエータを、モータと、該モータによって回転駆動されるウォーム及びウォームホイールとで構成し、前記押圧部材を前記ウォームホイールに螺合する調整ボルトで構成したことを特徴とする。

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、前記摩擦付与材を、リング状のブラケットと、該ブラケットに保持されるリング状の弾性部材とで構成したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５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ジャケットに、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及び２記載の発明によれば、押圧部材によって摩擦付与材を径方向に移動させてこれをステアリングシャフトに押圧することによって、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することができ、又、車両の高速直線走行時には押圧部材の移動量を他の走行時（低速走行時や高速走行でのステアリング操作時）のそれよりも大きく設定してステアリングシャフトに大きな回転方向のフリクションを付与するようにしたため、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。

請求項３記載の発明によれば、シミーの問題が発生しない低速走行時には押圧部材の移動量を高速直線走行時のそれよりも小さく設定し、ステアリングシャフトに付与されるフリクションを高速直線走行時のそれよりも小さく或は０とするようにしたため、従来と同様の高いハンドル操作性を維持することができる。

請求項４記載の発明によれば、アクチュエータとして雰囲気温度等の環境の影響を受け易くて高価な高分子材料や電解液を使用しないため、雰囲気温度等の環境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させることができるとともに、安価な構成とすることができる。

請求項５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。

請求項６記載の発明によれば、摩擦付与部材は、その左右がガイド部によって受けられて回転止めがなされるとともに、その径方向の移動がガイド部によってガイドされるため、該摩擦付与材はガタ無くスムーズに移動してフリクションを確実に調整することができる。

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。

図１は本発明に係る車両用ステアリング装置の破断側面図、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は車両用ステアリング装置のフリクション発生機構及びフリクション調整システムの模式的構成図である。

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ジャケットであって、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。

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。

ところで、図２及び図３に詳細に示すように、前記ステアリングコラムジャケット２の下端部内には、前記ステアリングシャフト３に挿通する摩擦付与材５が径方向（ステアリングシャフト３の軸方向に対して直角方向であって、図２及び図３の上下方向）に移動可能に収容されている。

上記摩擦付与部材５は、金属製のリング状ブラケット６と、該ブラケット６の内部に保持されたリング状の弾性部材７とで構成されており、無負荷時においては、弾性部材７の内周部とステアリングシャフト３の外周面と間には微小な径方向隙間δ１が全周に亘って形成されている。ここで、弾性部材７には、無負荷時に該弾性部材７を図示の元の形状に復元するためのリング状の不図示のスプリングが装着されている。

又、図３に示すように、ステアリングコラムジャケット２内の摩擦付与材５が配置される部位の左右両側には、平面を有する突部９が設けられており、摩擦付与部材５は、そのブラケット６の左右両側が左右の前記凸部９によって受けられて回転止めがなされるとともに、その径方向の移動が凸部９によってガイドされる。尚、無負荷時においては、摩擦付与材５のブラケット６の外周面とステアリングコラムジャケット２の内周面との間には図示のように微小な径方向隙間δ２が形成されており、この径方向隙間δ２は前記径方向隙間δ１よりも大きく（δ２＞δ１）設定されている。

ところで、前記摩擦付与材５が設けられたステアリングコラムジャケット２の下端部外には駆動源としてのモータ１０が配置されており、このモータ１０の出力軸１１はステアリングシャフト３の軸方向に対して直角方向に延び、その端部にはウォーム１２が結着されている。そして、ウェーム１２にはウォームホイール１３が噛合しており、このウォームホイール１３の軸中心部には調整ボルト１４が螺合挿通している。

上記調整ボルト１４は、ステアリングシャフト３の径方向（ステアリングシャフト３の軸方向に対して直角方向であって、図２及び図３の上下方向）に移動可能に設けられており、図示のようにステアリングコラムジャケット２に形成された円孔２ａを貫通してステアリングコラムジャケット２内に臨み、その端部（上端）は摩擦付与材５のブラケット６の外周面に当接している。

以上の摩擦付与材５と、これを押圧する調整ボルト１４と、該調整ボルト１４を移動させるアクチュエータとしてのモータ１０とウォーム１２及びウォームホイール１３によってフリクション発生機構が構成されるが、このフリクション発生機構とこれを制御する制御系の構成を図４に模式的に示す。

即ち、図４に示すように、制御系は、モータ１０を駆動制御する制御ユニット１５と、該制御ユニット１５を制御するＣＰＵ１６とで構成されており、ＣＰＵ１６は、車両のＡＢＳ信号等から送信される車速信号とモータ１０に設けられたエンコーダ１７からのモータ１０の回転トルクの信号を受信し、これらの信号に基づいて制御ユニット１５を制御する。

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。

高速道路等において車両が高速直線走行している場合には、ＣＰＵ１６は、車速信号とエンコーダ１７からの操舵角信号によって車両が高速直線走行しているものと判断し、所定の制御信号を制御ユニット１５に送信する。すると、制御ユニット１５は、モータ１０を駆動制御し、モータ１０の出力軸１１の回転はウォーム１２を経てウォームホイール１３へと伝達され、該ウォームホイール１３が回転駆動される。

而して、上述のようにウォームホイール１３が回転駆動されると、その軸中心部に螺合挿通する調整ボルト１４が図２及び図３の上方へと移動し、その先端部で摩擦付与材５を押圧するため、摩擦付与材５はステアリングコラムジャケット２内を上動し、そのブラケット６がステアリングコラムジャケット２の内周面に当接した時点で該摩擦付与材５の移動が停止する。但し、必要なフリクションが、摩擦付与部材５がステアリングコラムジャケット２の内周面に当接する前に得られる場合は、摩擦付与部材５は、ステアリングコラムジャケット２の内周面に当接する前に移動が止まる。このように、本構造では、調整ボルト１４の移動によってフリクションの微調整が可能である。

ここで、前述のように摩擦付与材５とステアリングコラムジャケット２間の径方向隙間δ２は摩擦付与材５の弾性部材７とステアリングシャフト３間の径方向隙間δ１よりも大きく（δ２＞δ１）設定されているため、摩擦付与材５が前述のように径方向（図２及び図３の上方）に移動すると、該摩擦付与材５の弾性部材７の内周面がステアリングシャフト３の外周面に接触して押圧されるため、両者間に所定の大きさのフリクションが発生し、このフリクション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、車両の高速走行時の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、摩擦付与材５は、そのブラケット６の左右両側が左右の凸部９によって受けられて回転止めがなされるとともに、その径方向の移動が凸部９によってガイドされるため、該摩擦付与材５はガタ無くスムーズに移動してフリクションを確実に調整することができる。

ところで、本実施の形態では、車両が高速直線走行している場合に大きなフリクションを発生させる操舵角範囲に若干の範囲を設けており、その範囲を超えるとフリクションが小さくなるようモータ１０の駆動を制御して調整ボルト１４の移動量を調整し、該調整ボルト１４による摩擦付与材５の押圧量を調整するようにしている。

例えば、高速時において、操舵角が比較的小さい範囲では、操舵角の増大に比例してフリクションが徐々に小さくなるよう制御し、操舵角がその範囲を超えると調整ボルト１４を図２及び図３において下動させ、該調整ボルト１４による摩擦付与材５の押圧を解除してフリクションが発生しない（フリクション＝０）よう制御する。尚、前述のように摩擦付与材５の弾性部材７には不図示のスプリングが装着されているため、調整ボルト１４による摩擦付与材５の押圧を解除した状態（つまり、無負荷状態）では、弾性部材７は元の形状に復帰して該弾性部材７とステアリングシャフト３との間に径方向隙間δ１が形成され、弾性部材７とステアリングシャフト３とが非接触となって両者間にフリクションが発生しない。

而して、以上のように制御することによって、高速走行時のステアリング操作に必要な操作力が小さく抑えられて従来と同様にハンドル操作を楽に行うことができるとともに、ステアリング操作初期に必要な操作力が操舵角の増大に比例して次第に小さくなってステアリング操作性が高められる。

又、本実施形態では、車両の低速走行時には、ＣＰＵ１６は、操舵角とは無関係にフリクションを小さく抑えるか、或はフリクションを発生させないよう制御ユニット１５を制御して低速走行時のステアリング操作性を高めるようにしている。

以上のように、本実施の形態に係る車両用ステアリング装置１においては、ＣＰＵ１６は、車速と操舵角に基づいて制御ユニット１５によってモータ１０を制御して調整ボルト１４の移動量（つまり、摩擦付与材５のステアリングシャフト３への押圧量）を調整し、車両の高速直線走行時には調整ボルト１４の移動量を他の走行時（低速走行時や高速走行でのステアリング操作時）のそれよりも大きく設定してステアリングシャフト３に大きな回転方向のフリクションを付与するようにしたため、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。そして、本実施の形態に係る車両用ステアリング装置１は、アクチュエータとして雰囲気温度等の環境の影響を受け易くて高価な高分子材料、電解液及び電解質を使用しないため、雰囲気温度等の環境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させることができるとともに、安価な構成とすることができる。

又、シミーの問題が発生しない低速走行時には調整ボルト１４の移動量を高速直線走行時のそれよりも小さく設定し、ステアリングシャフト３に付与されるフリクションを高速直線走行時のそれよりも小さく或は０とするようにしたため、従来と同様の高いハンドル操作性を維持することができる。

本発明に係る車両用ステアリング装置の破断側面図である。 図１のＡ部拡大詳細図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明に係る車両用ステアリング装置のフリクション発生機構及びフリクション調整システムの模式的構成図である。

符号の説明

１ 車両用ステアリング装置
２ ステアリングコラムジャケット
３ ステアリングシャフト
４ ユニバーサルジョイント
５ 摩擦付与材
６ ブラケット
７ 弾性部材
９ 突部（ガイド部）
１０ モータ
１１ モータ出力軸
１２ ウォーム
１３ ウォームホイール
１４ 調整ボルト（押圧部材）
１５ 制御ユニット
１６ ＣＰＵ
１７ エンコーダ
δ１，δ２ 径方向隙間

Claims (6)

1. 筒状のステアリングコラムジャケット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所定隙間を形成して挿通する摩擦付与材を前記ステアリングコラムジャケット内に径方向に移動可能に設け、径方向に移動して前記摩擦付与材を押圧する押圧部材と、該押圧部材を移動させるアクチュエータを設けたことを特徴とする車両用ステアリング装置。
2. 少なくとも車速と操舵角に基づいて前記アクチュエータを制御して前記押圧部材の移動量を調整するための制御手段を設け、車両の高速直線走行時に前記押圧部材の移動量を他の走行時のそれよりも大きく設定して前記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するように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。
3. 前記制御手段は、車両の低速走行時には前記押圧部材の移動量を高速直線走行時のそれよりも小さく設定し、ステアリングシャフトに付与されるフリクションを高速直線走行時のそれよりも小さくすることを特徴とする請求項２記載の車両用ステアリング装置。
4. 前記アクチュエータを、モータと、該モータによって回転駆動されるウォーム及びウォームホイールとで構成し、前記押圧部材を前記ウォームホイールに螺合する調整ボルト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。
5. 前記摩擦付与材を、リング状のブラケットと、該ブラケットに保持されるリング状の弾性部材とで構成し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。
6. 前記ステアリングコラムジャケットに、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１〜５の何れかに記載の車両用ステアリング装置。

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