JP2007168640A - 車両用ステアリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ロック装置を有するステアリングシステムの実用性を向上させる。
【解決手段】ステアリング操作部材に加えられた操舵力を転舵装置に伝達する操舵力伝達装置の構成要素である軸体４４とその軸体４４の回転の抵抗となる摩擦力を発生させる摩擦部材１２６との接触状態を、アクチュエータ１２４によって摩擦力が大きくなる大摩擦状態に変更することで軸体４４の回転を禁止可能な軸体回転禁止装置１２０を備えさせる。具体的には、摩擦部材１２６を軸体４４に巻いた帯状の部材とし、アクチュエータ１２４によって摩擦部材１２６の一端部１４４を変位させ、軸体４４を締め付けて大摩擦状態とすることで、軸体４４の回転を禁止する。ロック装置をこのような構成とすることにより、いわゆるストッパ機構を有するロック装置の場合に生じることのあったロック装置を構成する部材の破損防止や衝撃音の低減が可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、運転者のステアリング操作が入力されるとともにその入力に応じた操舵出力を転舵装置に出力する車両用ステアリングシステムに関し、詳しくは、そのステアリングシステムに設けられるロック装置に関する。

現状の車両用ステアリングシステムには、下記特許文献１に記載されているような、車両の盗難を防止する等の目的で、操舵操作を禁止するためのステアリングロック装置が設けられることが一般的なこととなっている。また、近年では、ステアリング操作部材（以下、単に「操作部材」と略する場合がある）の操作量に対する車輪の転舵量の比を変更可能とするための可変伝達機能を有するシステム、いわゆる操舵転舵比可変システム（ＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio System））と呼ばれるステアリングシステムが存在する。このＶＧＲＳ機能を有するシステムは、一般に、差動機構と駆動源とを有しており、その駆動源等が失陥した場合に、操作部材の操作が転舵装置に伝達されない状態となり得ることを考慮して、操作部材の操作の転舵装置への伝達を担保すべく、特許文献２に記載されているようなロック装置、つまり、駆動源によって駆動される差動機構の一要素の動作を禁止するための装置が設けられる。
特開平７−２９１０９５号公報 特開平１１−３４８９４号公報

上記特許文献に記載されているようなロック装置は、いずれも、回転する部材に凹部を設け、その凹部に係合部材を係合させることで回転する部材の回転を禁止する構造、いわゆるストッパ機構を有するものとされている。このような構造の場合、係合部材が凹部に係合する際に、回転する部材と係合部材とが衝突することになる。それらの衝突の衝撃が大きな場合には、それらの部材に破損が生じる場合がある。また、それらの衝突によって、衝撃音が発生する可能性が高い。これらの問題は、ロック装置を有するステアリングシステムが抱える１つの問題であるが、このようなロック装置を有するシステムは、そのような問題への対処を始めとして、実用性を向上させる余地が残されたものとなっている。本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高いステアリングシステムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の車両用ステアリングシステムは、ステアリング操作部材に加えられた操舵力を転舵装置に伝達する操舵力伝達装置の構成要素である軸体とその軸体の回転の抵抗となる摩擦力を発生させる摩擦部材との接触状態を、アクチュエータによって摩擦力が大きくなる大摩擦状態に変更することで前記軸体の回転を禁止可能な軸体回転禁止装置を備えたことを特徴とする。

本発明のステアリングシステムによれば、接触部材と軸体との接触状態を変更してそれらの間に大きな摩擦力が発生する状態とし、その大きな摩擦力によって軸体の回転を禁止するため、軸体回転禁止装置の作動時に、それらの部材の破損防止や衝撃音の低減が可能となる。したがって、本発明のステアリングシステムによれば、実用性の高いステアリングシステムが実現する。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

なお、以下の各項において、（１）項ないし（３）項の各々が請求項１ないし請求項３の各々に相当し、（５）項ないし（７）項の各々が請求項４ないし請求項６の各々に相当する。

（１）運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
車輪を転舵させる転舵装置と、
前記ステアリング操作部材に加えられた操作力を操舵力として前記転舵装置に伝達する操舵力伝達装置と、
前記操舵力伝達装置の構成要素である軸体と接触する状態においてその軸体の回転の抵抗となる摩擦力を発生させる摩擦部材と、その摩擦部材と前記軸体との接触状態を変更するアクチュエータとを有し、そのアクチュエータによって前記摩擦部材と前記軸体との接触状態を摩擦力が大きな大摩擦状態に変更することで、前記軸体の回転を禁止可能な軸体回転禁止装置と
を備えた車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、簡単に言えば、当該ステアリングシステムがロック装置を備えるものとされ、そのロック装置がいわゆる摩擦ブレーキ機構を有するように構成された態様である。先にも述べたように、ロック装置が凹部に係合部材を係合させるストッパ機構を有するように構成された従来のステアリングシステムでは、それらの衝突の衝撃が大きいと、ロック装置を構成する部材に破損が生じたり、衝突時に衝撃音が発生する場合があるが、本項の態様によれば、摩擦力によって軸体の回転を禁止するため、ロック装置の作動時に、その装置を構成する部材の破損を防止するとともに、衝撃音の発生を低減することが可能となる。また、摩擦力のみで軸体の回転を禁止する態様であれば、軸体に過大な回転力が加わった場合に、摩擦部材に対する軸体の回転を許容することができるため、トレランスリング等の特別な許容機構が不要となりコストの低減を図ることが可能である。さらに、ロック装置が前記ストッパ機構を有するものである場合、軸体に加わった過大な回転力による部材の破損も考えられたが、本項の態様によれば、軸体の回転を許容することで、そのような破損を防止することも可能となる。

本項に記載の「操舵力伝達装置」は、具体的な構成が特に限定されるものではない。例えば、ステアリング操作部材を回転可能に保持するステアリングコラムを有するもの、ステアリング操作部材の操作を転舵装置へ操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比を変更可能に伝達するＶＧＲＳアクチュエータを有するもの、あるいはそれら両者を有するもの等を採用することが可能である。

また、本項に記載の「軸体回転禁止装置」も、具体的な構成が特に限定されるものではなく、摩擦部材と軸体との接触状態の変更によって、摩擦部材と軸体との間で発生する摩擦力が小さな状態から、それが大きな状態である大摩擦状態に変更するものであればよい。なお、本項の態様には、摩擦力が０である状態から大摩擦状態に変更する構成のものも含まれる。つまり、本項にいう「接触状態の変更」には、例えば、摩擦部材を軸体に接触させる力が小さな状態から大きな状態に変更すること、接触させる面積が小さな状態から大きな状態に変更すること、接触しない状態から接触する状態に変更すること等を採用可能である。

（２）前記操舵力伝達装置が、前記ステアリング操作部材の操作に応じて回転して前記操舵力を転舵装置に伝達する操舵力伝達シャフトを有し、
前記軸体回転禁止装置が、前記軸体としての前記操舵力伝達シャフトの回転を禁止するものとされた(1)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、軸体回転禁止装置が、いわゆるステアリングロック装置とされた態様である。本項の態様によれば、ステアリング操作部材の操作が困難な状態とできるため、車両の盗難防止に利用することが可能となる。なお、本項に記載の「操舵力伝達シャフト」は、例えば、操作部材を保持するステアリングシャフトや、そのステアリングシャフトと転舵装置とを連結するインタミディエイトシャフトとすることが可能である。また、操舵力伝達装置が後に説明する可変動作伝達装置を備える場合には、その可変動作伝達装置が有する操作部材の操作に応じて回転可能に設けられた要素や、転舵装置に回転を出力する要素も、操舵力伝達シャフトの一態様と考えることができる。

（３）前記操舵力伝達装置が、(a)前記ステアリング操作部材の操作に応じて回転可能に設けられた第１要素と、その第１要素と相対回転可能に設けられて前記転舵装置に回転を出力する第２要素と、それら第１要素と第２要素と係合して回転する第３要素とを含んで構成される差動機構と、(b)前記第３要素を回転駆動する駆動源とを有し、前記第１要素から前記第２要素へ回転を伝達するとともに前記第１要素と前記第２要素との相対回転量を前記第３要素の回転駆動量に応じて変更可能とされた可変動作伝達装置を備え、
前記軸体回転禁止装置が、前記軸体としての前記第３要素の回転を禁止するものとされた(1)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、操舵力伝達装置がいわゆるＶＧＲＳアクチュエータを備えるものとされ、軸体回転禁止装置が、そのＶＧＲＳアクチュエータの第３要素の回転を禁止するロック装置（以下、「ＶＧＲＳロック装置」と呼ぶ場合がある）とされた態様である。第３要素の回転を禁止することで、第１要素から第２要素へ固定的な相対回転量に従って回転が伝達される。つまり、本項の態様によれば、例えば、駆動源の失陥等により第３要素の概して自由な動作が許容される場合であっても、操作部材の操作を転舵装置に伝達することが可能となる。

本項に記載の「可変動作伝達装置」は、具体的な構成が特に限定されるものではなく、例えば、車体に対して固定的に設けられるものであってもよく、車体に対して回転可能に設けられるものであってもよい。具体的には、前者は、可変動作伝達装置のハウジングが転舵装置のハウジングに固定されるもの、あるいは、システムがシャフトとそれを回転可能に保持するチューブとを含んで構成されるステアリングコラムを備える場合にはそのステアリングコラムに固定されるもの等を採用することが可能である。また、後者は、ハウジングが、ステアリングシャフトや転舵装置の入力軸に固定され、そのステアリングシャフトや転舵装置の入力軸の回転に伴って回転するような構造のものを採用することが可能である。なお、その可変動作伝達装置を構成する「差動機構」は、例えば、傘状歯車が噛合してなる機構，プラネタリギヤ機構，ハーモニックギヤ機構（ハーモニックドライブ機構（登録商標）、ストレインウェーブギヤリング機構と呼ばれることもある，２リングギヤ型であってもよく、カップ型であってもよい），サイクロイド減速機構といった種々のものを採用することが可能である。また、「駆動源」は、種々のものを採用することが可能であり、例えば、電動モータを採用することが可能である。

（４）前記可変動作伝達装置が、前記駆動源として電動モータを有し、その電動モータのモータ軸が前記差動機構の前記第３要素と相対回転不能とされてその第３要素の一部として機能するように構成され、
前記軸体回転禁止装置が、前記モータ軸の回転を禁止するものとされた(3)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、上記ＶＧＲＳロック装置を備える態様において、その構成を限定した態様である。本項の態様によれば、電動モータによって第３要素を直接回転させるような構造とできるため、比較的コンパクトな可変動作伝達装置とすることができ、コンパクトなステアリングシステムを構築することが可能となる。

（５）前記摩擦部材が、前記軸体に巻かれた帯状の部材とされ、前記軸体回転禁止装置が、前記アクチュエータによって前記摩擦部材の少なくとも一方の端部を変位させることにより、その摩擦部材が前記軸体を締め付けて前記大摩擦状態とすることで前記軸体の回転を禁止するように構成された(1)項ないし(4)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、軸体回転禁止装置の構成を具体的なものに限定した態様であり、本項の態様によれば、摩擦部材を軸体の全周にわたって接触させることができるため、軸体の回転を禁止する力を容易に強くすることが可能となる。なお、摩擦部材と軸体との接触状態が大摩擦状態でないときには、それら摩擦部材と軸体とが、接触する状態であってもよく、接触しない状態であってもよい。

（６）前記摩擦部材が、凸部と凹部との一方を有し、前記軸体が、凸部と凹部との他方を有し、それら凸部と凹部との一方と凸部と凹部との他方とが嵌合可能な構造とされ、
前記軸体回転禁止装置が、前記大摩擦状態において設定以上の回転力が加わった場合に前記摩擦部材に対する前記軸体の回転を許容し、かつ、前記凸部と凹部との一方と前記凸部と凹部との他方とが嵌合することで前記摩擦部材が前記軸体を係止してその軸体の回転を禁止するように構成された(1)項ないし(5)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、簡単に言えば、ロック装置が、摩擦ブレーキ機構に加えて、ストッパ機構をも備えた態様であり、摩擦ブレーキ機構のみの場合に比較して、軸体の回転を禁止する力を大きくすることが可能である。その意味において、本項の態様によれば、信頼性の高いロック装置が実現することとなる。なお、本項の態様においては、一旦、ブレーキ機構のみによって軸体の回転を禁止した後、過大な回転力が加わった場合に許容される摩擦部材に対する軸体の回転によって凸部と凹部とが嵌合することで、摩擦部材による軸体の係止によって、再度、軸体の回転を禁止することが可能であり、また、ブレーキ機構の作動途中に、凸部と凹部とが嵌合することで、摩擦部材による軸体の係止によって軸体の回転を禁止することも可能である。ちなみに、本項にいう「凸部」，「凹部」は、いずれが複数設けられてもよく、両者が複数設けられてもよい。ただし、摩擦部材と軸体との間で大きな摩擦力を得ること、凹部が設けられたものに凸部が衝突する際の衝撃音を低減することを考慮すれば、それら凸部，凹部の数は少ない方が望ましい。

（７）前記軸体回転禁止装置が、前記アクチュエータが前記摩擦部材と前記軸体との接触状態を大摩擦状態に変更するように動作した後に、そのアクチュエータの動作前の状態への復帰動作を禁止するアクチュエータ復帰動作禁止装置を備えた(1)項ないし(6)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様によれば、アクチュエータの復帰動作を禁止することで、軸体回転禁止装置が大摩擦状態を効果的に維持でき、軸体の回転を禁止する力を担保することが可能である。その意味において、本項の態様によれば、信頼性の高い軸体回転禁止装置が実現することとなる。本項に記載の「アクチュエータ復帰動作禁止装置」は、具体的な構造が特に限定されるものではなく、アクチュエータの種類や、軸体回転禁止装置の構造に適した種々のものを採用可能である。なお、アクチュエータ復帰動作禁止装置を、アクチュエータに内蔵すれば、コンパクトな軸体回転禁止装置を構築することができる。

（８）前記アクチュエータが、前記摩擦部材に連結される連結部を有し、前記軸体回転禁止装置が、前記アクチュエータによってその連結部を一方向に動作させることで、前記摩擦部材と前記軸体との接触状態を大摩擦状態に変更する構造とされ、
前記アクチュエータ復帰動作禁止装置が、前記連結部の一部を係止してその連結部が反対方向に動作することを禁止する構造とされた(7)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、上記アクチュエータ復帰動作禁止装置の構成を限定した態様であり、本項の態様によれば、比較的簡便な構造のアクチュエータ復帰動作禁止装置とすることが可能である。

以下、本発明の実施例およびその変形例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

図１に、本実施例のステアリングシステムの全体構成を模式的に示す。当該ステアリングシステムは、大きくは、ステアリング操作部材としてのステアリングホイール１０と、転舵装置１２と、操舵力伝達装置１４とに区分することができ、それらを構成要素として含んで構成されている。

転舵装置１２は、車体（詳しくは、シャーシ）に固定されたハウジング２０と、ハウジング２０に軸方向（車両の左右方向）に移動可能に設けられた転舵ロッド２２と、その転舵ロッド２２を軸線方向に移動させるラックアンドピニオン機構２４（図２参照）とを含んで構成されている。転舵ロッド２２の両端部の各々は、ボールジョイント２６を介して左右のタイロッド２８の各々の一端部に連結され、タイロッド２８の各々の他端部は、ボールジョイント３０を介して、左右の転舵車輪３２の各々を保持するステアリングナックル３４の各々が有するナックルアーム部３６に連結されている。また、転舵装置１２は、車輪３２の転舵に要する転舵力を助勢する助勢機構３８を備えており、転舵ロッド３２の軸方向の移動が助勢される構造とされている。

操舵力伝達装置１４は、ステアリングホイール１０に加えられた操作力を操舵力として転舵装置１２に伝達するものであり、ステアリングホイール１０を回転可能に保持するステアリングコラム４０（以下、単に「コラム４０」と略する場合がある）と、可変動作伝達装置として機能するＶＧＲＳアクチュエータ４２とを含んで構成されている。ステアリングコラム４０は、ステアリングホイール１０を車両後方側の端部において保持するステアリングシャフト４４と、そのステアリングシャフト４４を挿通させた状態で回転可能に保持するステアリングチューブ４６とを含んで構成されている。ステアリングチューブ４６がインストゥルメンツパネルのリインフォースメントに固定されることで、コラム４０が車体に固定して設けられている。

ＶＧＲＳアクチュエータ４２は、コラム４０のステアリングシャフト４４の回転を、転舵装置１２に伝達する機能を果たす装置である。図１に示すように、ＶＧＲＳアクチュエータ４２は、自身のハウジング５０が、転舵装置１２のハウジング２０に締結されることで、転舵装置１２に固定して設けられる。ＶＧＲＳアクチュエータ４２は入力軸５２を備えており、入力軸５２のハウジング５０から延び出す一端部が、ユニバーサルジョイント５４を介してインタミディエイトシャフト５６の一端部に連結される。インタミディエイトシャフト５６の他端部は、ユニバーサルジョイント５８を介して、ステアリングシャフト４０のステアリングホイール１０とは反対側の端部に連結されている。

図２に、ＶＧＲＳアクチュエータ４２の断面図を示す。ＶＧＲＳアクチュエータ４２は、ハウジング５０と、ハウジング５０に対して回転可能に設けられた入力軸５２と、ハウジング５０に対して回転可能に設けられた出力軸６０と、入力軸５２の回転を回転比が変更可能な状態で出力軸６０に伝達するハーモニックギヤ機構６２と、そのハーモニックギヤ機構６２の駆動源としてのＶＧＲＳモータ６４（以下、単に「モータ６４」と略する場合がある）とを含んで構成されている。

入力軸５２は、トーションバー７０を有するものとされ、そのトーションバー７０と、上部軸７２，下部軸７４との３つが一体化されたものとして構成されており、トーションバー７０の捻りを許容して、その分だけ自身も捻られるものとされている。なお、ＶＧＲＳアクチュエータ４２は、上部軸７２，下部軸７４の回転角度を検出するためのレゾルバ７６，７８を備えており、それらの検出信号からトーションバー７０の捻り量を検出することでステアリングホイール１０の操作力（詳しくは操作トルク）が推定可能とされている。また、出力軸６０は、転舵装置１２のラックアンドピニオン機構２４を構成するピニオン軸８０に連結されており、出力軸６０の回転がピニオン軸８０に伝達される。

ＶＧＲＳモータ６４は、中空とされたモータ軸９０を有しており、入力軸５２を自身に挿通させた状態で配設され、入力軸５２に相対回転可能に保持されている。モータ６４は、いわゆるＤＣブラシレスモータであり、モータ軸９０の外周部に固定されたロータを構成する永久磁石９２と、その永久磁石９２に対向するようにハウジング５０の内面に固定されたステータを構成する複数の極体９４（コアにコイルが巻回されたもの）とを含んで構成されるものである。なお、モータ軸９０の回転位置（回転角度，回転位相と呼ぶこともできる）、つまり、ロータの回転角度位置は、モータ軸９０の上端部とハウジング５０の内面との間に設けられたレゾルバ９６によって検出されるようになっており、図示を省略するモータ制御回路によって、ロータの回転角度位置に応じて極体９４への通電を切替えるように制御される。また、モータ６４の回転速度の制御等も、このレゾルバ９６の検出信号を利用して行われる。

ハーモニックギヤ機構６２は、第１リングギヤとしてのステータギヤ１００と、第２リングギヤとしてのドリブンギヤ１０２と、それらに噛合するフレキシブルギヤ１０４と、フレキシブルギヤ１０４を周回可能に支持するウェーブジェネレータ１０６とを含んで構成されている。ステータギヤ１００は、内歯が形成されたリングギヤであり、入力軸５２の下方部に相対回転不能に設けられている。ドリブンギヤ１０２は、内歯（ステータギヤの歯数よりやや少ない歯数、例えば２つ少ない歯数）が形成されたリングギヤであり、出力軸６０の上方端部に相対回転不能に設けられている。フレキシブルギヤ１０４は、外歯（ドリブンギヤ１０２と同じ歯数）が形成されたリングギヤであり、比較的薄いものとされることで、可撓性を有するものとされている。ウェーブジェネレータ１０６は、楕円状のカム板１０８と、そのカム板１０８の外周に嵌められたベアリング１１０とを含んで構成されるものである。カム板１０８は、自身の中心に軸穴が設けられており、その軸穴にモータ軸９０の下方を嵌入させた状態で、モータ軸９０に相対回転不能に接続されている。ベアリング１１０の外周には、フレキシブルギヤ１０４が装着されている。そのフレキシブルギヤ１０４は、ウェーブジェネレータ１０６によって楕円状に変形させられており、楕円の長軸部分における２箇所で、ステータギヤ１００，ドリブンギヤ１０２と噛合し、短軸部分においてはそれらとは噛合しない状態とされている。ウェーブジェネレータ１０６が１回転（３６０度）すると、つまり、ＶＧＲＳモータ６４のモータ軸９０が１回転すると、ステータギヤ１００とドリブンギヤ１０２とが、それらの歯数の差分だけ相対回転させられる。

以上のような構造から、ＶＧＲＳアクチュエータ４２は、ＶＧＲＳモータ６４の回転方向および回転速度を変更することによって、ウェーブジェネレータ１０６の回転方向および回転速度を変更し、ステータギヤ１００に対するドリブンギヤ１０２の回転比を任意に変更することが可能とされている。また、入力軸５２とその入力軸５２に連結されたステータギヤ１００とが第１要素として機能し、出力軸６０とその出力軸６０に連結されたドリブンギヤ１０２が第２要素として機能し、また、ステータギヤ１００およびドリブンギヤ１０２と噛合するフレキシブルギヤ１０４，そのフレキシブルギヤ１０４に装着されたウェーブジェネレータ１０６，そのウェーブジェネレータ１０６が接続されたモータ軸９０等が第３要素として機能するのであり、それら３つの要素を含んで差動機構が構成されている。つまり、ＶＧＲＳアクチュエータ４２は、第１要素と第２要素との相対回転量を第３要素の回転駆動量に応じて変更可能なものとされている。

本ステアリングシステムは、軸体回転禁止装置としての２つのロック装置を備えている。そのうちの１つは、ステアリングコラム４０の内部に設けられる。一般的に、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦ状態にある場合には、車両の盗難を防止する等の目的で、操舵操作を禁止することが望まれる。このことに考慮し、ステアリングコラム４０には、ステアリングシャフト４４の回転を禁止するステアリングロック装置１２０が設けられている。そのステアリングロック装置１２０を、図３のステアリングコラム４０の断面図をも参照しつつ説明する。ステアリングロック装置１２０は、電磁式ソレノイド１２２を主体とするアクチュエータ１２４と、ステアリングシャフト４４に巻かれるように配設されたロックプレート１２６とを含んで構成されている。

図４に、アクチュエータ１２４の断面図（図３におけるＢ−Ｂ断面）を示す。アクチュエータ１２４は、ハウジング１３０を有し、そのハウジング１３０内にソレノイド１２２が固定されている。ソレノイド１２２は、ケース１３２と、そのケース１３２の内部に固定されたコイル１３４と、それらケース１３２とコイル１３４とを貫通して配設されたロッド１３６とを含んで構成されている。ソレノイド１２２は、コイル１３４が励磁された状態において、ロッド１３６が、アクチュエータ１２４のハウジング１３０の内部に延び出した状態（図における右方に位置させられた状態）となっている（図４(ａ)参照）。

ロックプレート１２６は、帯状の金属材料からなり、概ね円形状に曲げられて形成されており、その円形状に形成された円形部１４０の内径が、ステアリングシャフト４４の外径より小さく形成されている。ロックプレート１２６は、円形部１４０の径を拡げるように弾性変形させた状態において、ステアリングシャフト４４を挿通させて配設される。また、ロックプレート１２２は、その両端部が、互いに交差させられて円形部１４０の径方向外向きに延び出すように形成されている。詳しく説明すれば、ロックプレート１２６の一端部１４２が、二股に分けられた形状とされ、ロックプレート１２６の他端部１４４が、一端部１４２側の二股に分かれた部分の間の幅より小さい幅とされてその間を通されることで、ロックプレート１２６の両端部が、互いに交差させられている。一端部１４２は、アクチュエータ１２４のハウジング１３０に固定され、他端部１４４は、ロッド１３６の先端部に固定されて移動させられる。このような構造により、ロックプレート１２６は、それの弾性力によって、ロッド１３６をハウジング１３０から引き出す方向（図における左方向）に付勢している。なお、以後の説明において、一端部１４２を「固定端部１４２」と、他端部１４４を「移動端部１４４」と呼ぶ場合がある。ちなみに、ロックプレート１２６は、円形部１４０の内周面の摩擦係数が高くされており、ステアリングシャフト４４に接触する状態において、ステアリングシャフト４４の回転に対する抵抗となる摩擦力を発生させる。つまり、ロックプレート１２６は、摩擦部材として機能するものとなっている。

ソレノイド１２２が励磁されている状態が、図３(ａ)に示す状態である。その状態においては、先に述べたように、ロッド１３６が、アクチュエータ１２４のハウジング１３０の内部（図における右方）に延び出した状態となっている。その状態において、ロックプレート１２６は、移動端部１４４が固定端部１４２側に移動させられて、円形部１４０の径が拡げられている。つまり、ロックプレート１２６は、円形部１４０の内周面がステアリングシャフト４４の外周に接触しない状態とされており、ステアリングシャフト４４の回転が許容される。そして、ソレノイド１２２が消磁された場合には、図３(ｂ)に示すように、ロッド１３６が、ロックプレート１２６の弾性力によって、アクチュエータ１２４のハウジング１３０から引き出され、それとともに、ロックプレート１２６は、円形部１４０の径が縮められて、ステアリングシャフト４４を締め付けることになる。つまり、ロックプレート１２６とステアリングシャフト４４との接触状態が、それらの間で大きな摩擦力が発生する大摩擦状態とされており、ステアリングシャフト４４の回転が禁止されることになるのである。

以上のような構造から、軸体回転禁止装置としてのステアリングロック装置１２０は、摩擦力のみによって、操舵力伝達シャフト（軸体）としてのステアリングシャフト４４の回転を禁止するものとされているため、従来のストッパ機構を有するロック装置の場合に生じる場合があったロックプレート１２６とステアリングシャフト４４との破損を防止することが可能であるとともに、それらの接触時の衝撃音の発生を防止することも可能である。

また、ソレノイド１２２には、ケース１３２の下面に、ロッド１３６が延びる方向と平行にガイドレール１５０が固定されており、そのガイドレール１５０に沿って摺動可能な摺動部材１５２が配設されている。その摺動部材１５２は、立設部１５４を有しており、その立設部１５４が、ロッド１３６の端部とアクチュエータ１２４のハウジング１３０の内面（図における右側面）との間に位置させられている。また、摺動部材１５２の下面には、ラック１５６が固定して設けられている。一方、ハウジング１３０の内部には、電動モータ１５８が固定して設けられている。そのモータ１５８のモータ軸には、ウォーム１６０が連結され、上記ラック１５６に噛合させられている。そのような構造により、モータ１５６の回転によって、ウォーム１６０が回転させられ、摺動部材１５２が、ガイドレール１５０に沿って移動させられるようになっている。

ソレノイド１２２が励磁されている状態においては、図４(ａ)に示すように、ロッド１３６を図における右方に位置させるため、摺動部材１５２は図における右方に位置させられている。そして、ソレノイド１２２が消磁されて、ロッド１３６が図における左方へ移動させられた場合、つまり、大摩擦状態とされた場合において、図４(ｂ)に示すように、摺動部材１５２をモータ１５６によって左方へ移動させれば、摺動部材１５２の立設部１５４が、ロッド１３６の端部を係止して、ロッド１３６の右方への移動が禁止されるのである。このような構造から、ステアリングロック装置１２０は、アクチュエータ１２４が、ロッド１３６を一方向に動作させることで、ロックプレート１２６とステアリングシャフト４４との接触状態を大摩擦状態に変更する構造とされ、そのロッド１３６を係止してロッド１３６が反対方向に動作することを禁止することで、アクチュエータの動作前の状態への復帰動作を禁止するアクチュエータ復帰動作禁止装置を備えるものとされている。なお、ロッド１３６が、摩擦部材としてのロックプレート１２６に連結される連結部として機能するものとなっている。つまり、ステアリングロック装置１２０は、このアクチュエータ復帰動作禁止装置を備えるものとされているため、ステアリングシャフト４４のロックがより信頼性の高いものとなっている。

ちなみに、本ステアリングシステムでは、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態である場合に、図４(ｂ)に示すステアリングをロックした状態にあり、イグニッションスイッチがＯＮ状態とされた場合、モータ１５８を回転させて摺動部材１５２を図における右方に移動させ、次いで、ソレノイド１２２を励磁してロックプレート１２６がステアリングシャフト４４に接触しない状態とすることで、ステアリングロックを解除する。また、イグニッションスイッチがＯＦＦとされれば、ソレノイド１２２を消磁してロックプレート１２６とステアリングシャフト４４との接触状態を大摩擦状態とし、次いで、モータ１５８を回転させて摺動部材１５２を図における左方に移動させてアクチュエータの動作前の状態への復帰動作を禁止して、ステアリングをロックするようにされている。

なお、上記ステアリングロック装置１２０に代えて、図５に示すステアリングロック装置１８０を採用することも可能である。図５に示すステアリングロック装置１８０は、
ロックプレート１２６に、詳しくは、それの円形部１４０の内周面に、凸部１８２が設けられ、ステアリングシャフト４４に、周方向に４等配した位置に凹部としての貫通穴１８４が設けられている。例えば、ステアリングシャフト４４が図５に示す回転位置にある場合に、アクチュエータ１２４を作動させると、凸部１８２は、貫通穴１８４には嵌合せず、ステアリングシャフト４４は、ロックプレート１２６の締め付けによる摩擦力によって回転が禁止される。しかし、その状態において、ステアリングシャフト４４に設定以上の回転力が加わった場合には、ロックプレート１２６に対してステアリングシャフト４４の回転が許容されるようになっており、回転したステアリングシャフト４４は、貫通穴１８４が、凸部１８２と嵌合することになる。つまり、ステアリングシャフト４４は、ロックプレート１２６に係止されて、回転が禁止されるのである。ちなみに、アクチュエータ１２４の作動時に、凸部１８２が貫通穴１８４に嵌合することも起こり得るが、この嵌合は、ロックプレート１２６による締め付けとともに行われるため、嵌合時の衝撃音は小さなものとなる。つまり、ステアリングロック装置１８０は、ステアリングシャフト４４のロックがさらに信頼性の高いものとなっているのである。

また、本ステアリングシステムが備えるもう１つのロック装置は、ＶＧＲＳアクチュエータ４２の内部に設けられる。ＶＧＲＳアクチュエータ４２において、断線等が原因でＶＧＲＳモータ６４の機能が失陥した場合は、モータ軸９０の比較的自由な回転が許容されることになる。つまり、ステータギヤ１００とドリブンギヤ１０２との間の適切な回転伝達が行われなくなる。このことに考慮し、ＶＧＲＳアクチュエータ４２には、ＶＧＲＳモータ６４のモータ軸９０の回転を禁止可能なＶＧＲＳロック装置２００が設けられている。そのＶＧＲＳロック装置２００について、それの断面図（図２におけるＡ−Ａ断面）である図６をも参照しつつ説明する。

ＶＧＲＳロック装置２００は、アクチュエータとしての電磁式ソレノイド２０２と、ハウジング５０の内面に固定して設けられた固定ピン２０４周りに回動可能なレバー２０６と、モータ軸９０の外周に巻かれるとともに両端部の各々がレバー２０６に固定されたベルト２０８と、そのベルト２０８のモータ軸９０側の面に設けられた摩擦係数が比較的高い値に設定された摩擦材２１０とを含んで構成されている。摩擦材２１０は、モータ軸９０に接触させられた状態において、モータ軸９０の回転に対する抵抗となる摩擦力を発生させるものである。つまり、ベルト２０８と摩擦材２１０とを含んで、摩擦部材が構成されている。

レバー２０６は、自身の一端部側の先端部２１２が、モータ軸９０から引き離される向き（図において反時計回り）に回動するように、固定ピン２０４の周りに設けられたスプリング２１４によって付勢されている。また、レバー２０６は、他端部がソレノイド２０２に接続されており、ソレノイド２０２は、励磁されることによって、レバー２０６を、それの先端部２１２がモータ軸９０に向かう向き（図における時計回り）に回動させる構造とされている。

ソレノイド２０２が消磁されている場合には、レバー２０６が、スプリング２１４によって、図における反時計回りに付勢されている。ベルト２０８は、両端部の各々がレバー２０６の先端部２１２とレバー２０６の回動軸との各々に固定されているため、レバー２０６の反時計回りの回動によって、レバー２０６の先端部２１２に固定されたベルト２０８の端部が引っ張られ、モータ軸９０を締め付けることになる。そのことにより、モータ軸９０は、摩擦材２１０との間の大きな摩擦力によって回転が禁止されることになるのである。モータ軸９０の回転が禁止された場合には、ステータギヤ１００とドリブンギヤ１０２との間のギヤ比（１００／１０２）に応じた回転伝達が行われるようになるのであり、ステアリングホイール１０の操作角に対する転舵装置１２のピニオン軸８０の回転角の比が、そのギヤ比に応じた固定的な値となる。また、ソレノイド２０２が励磁された場合には、レバー２０６がスプリング２１４の付勢力に抗して図における時計回りに回動させられる。そして、モータ軸９０に対してベルト２０８が緩められ、摩擦材２１０がモータ軸９０に接触しない状態、あるいは、接触している状態であっても僅かな摩擦力しか発生しない状態とされて、モータ軸９０の回転は許容される。

以上のような構造から、このＶＧＲＳロック装置２００は、先に述べたステアリングロック装置１２０と同様に、摩擦力のみによって軸体としてのモータ軸９０の回転を禁止するものとされているため、摩擦部材とモータ軸９０との破損を防止することが可能であるとともに、摩擦部材とモータ軸９０との接触時の衝撃音の発生を防止することも可能である。なお、このＶＧＲＳロック装置２００は、先に述べたアクチュエータ復帰動作禁止装置を備えるものとすることや、図５に示したような軸体を係止可能な構成とすることも可能である。また、逆に、ステアリングロック装置１２０の構成を、上記ＶＧＲＳロック装置２００のような構成とすることも可能である。

実施例の車両用ステアリングシステムの全体構成を示す模式図である。 図１に示すＶＧＲＳアクチュエータの断面図である。 図１のステアリングロック装置を示すステアリングコラムの断面図である。 図３のアクチュエータの内部を示す断面図（図３におけるＢ−Ｂ断面）である。 図３のステアリングロック装置において採用可能な別の構造を示す断面図である。 図２におけるＶＧＲＳロック装置を示すＶＧＲＳアクチュエータの断面図（図２におけるＡ−Ａ断面）である。

符号の説明

１０：ステアリングホイール（ステアリング操作部材） １２：転舵装置 １４：操舵力伝達装置 ４０：ステアリングコラム ４２：ＶＧＲＳアクチュエータ（可変動作伝達装置） ４４：ステアリングシャフト（軸体） ４６：ステアリングチューブ ５２：入力軸 ６０：出力軸 ６２：ハーモニックギヤ機構（差動機構） ６４：ＶＧＲＳモータ（駆動源） ９０：モータ軸（軸体） １００：ステータギヤ １０２：ドリブンギヤ １０４：フレキシブルギヤ １０６：ウェーブジェネレータ １２０：ステアリングロック装置（軸体回転禁止装置） １２２：電磁式ソレノイド １２４：アクチュエータ １２６：ロックプレート １３６：ロッド（連結部） １５２：摺動部材 １５８：モータ １８０：ステアリングロック装置 １８２：凸部 １８４：貫通穴（凹部） ２００：ＶＧＲＳロック装置（軸体回転禁止装置） ２０２：電磁式ソレノイド（アクチュエータ） ２０８：ベルト ２１０：摩擦材

Claims (6)

1. 運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
   車輪を転舵させる転舵装置と、
   前記ステアリング操作部材に加えられた操作力を操舵力として前記転舵装置に伝達する操舵力伝達装置と、
   前記操舵力伝達装置の構成要素である軸体と接触する状態においてその軸体の回転の抵抗となる摩擦力を発生させる摩擦部材と、その摩擦部材と前記軸体との接触状態を変更するアクチュエータとを有し、そのアクチュエータによって前記摩擦部材と前記軸体との接触状態を摩擦力が大きな大摩擦状態に変更することで、前記軸体の回転を禁止可能な軸体回転禁止装置と
   を備えた車両用ステアリングシステム。
2. 前記操舵力伝達装置が、前記ステアリング操作部材の操作に応じて回転して前記操舵力を転舵装置に伝達する操舵力伝達シャフトを有し、
   前記軸体回転禁止装置が、前記軸体としての前記操舵力伝達シャフトの回転を禁止するものとされた請求項１に記載の車両用ステアリングシステム。
3. 前記操舵力伝達装置が、(a)前記ステアリング操作部材の操作に応じて回転可能に設けられた第１要素と、その第１要素と相対回転可能に設けられて前記転舵装置に回転を出力する第２要素と、それら第１要素と第２要素と係合して回転する第３要素とを含んで構成される差動機構と、(b)前記第３要素を回転駆動する駆動源とを有し、前記第１要素から前記第２要素へ回転を伝達するとともに前記第１要素と前記第２要素との相対回転量を前記第３要素の回転駆動量に応じて変更可能とされた可変動作伝達装置を備え、
   前記軸体回転禁止装置が、前記軸体としての前記第３要素の回転を禁止するものとされた請求項１に記載の車両用ステアリングシステム。
4. 前記摩擦部材が、前記軸体に巻かれた帯状の部材とされ、前記軸体回転禁止装置が、前記アクチュエータによって前記摩擦部材の少なくとも一方の端部を変位させることにより、その摩擦部材が前記軸体を締め付けて前記大摩擦状態とすることで前記軸体の回転を禁止するように構成された請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
5. 前記摩擦部材が、凸部と凹部との一方を有し、前記軸体が、凸部と凹部との他方を有し、それら凸部と凹部との一方と凸部と凹部との他方とが嵌合可能な構造とされ、
   前記軸体回転禁止装置が、前記大摩擦状態において設定以上の回転力が加わった場合に前記摩擦部材に対する前記軸体の回転を許容し、かつ、前記凸部と凹部との一方と前記凸部と凹部との他方とが嵌合することで前記摩擦部材が前記軸体を係止してその軸体の回転を禁止するように構成された請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
6. 前記軸体回転禁止装置が、前記アクチュエータが前記摩擦部材と前記軸体との接触状態を大摩擦状態に変更するように動作した後に、そのアクチュエータの動作前の状態への復帰動作を禁止するアクチュエータ復帰動作禁止装置を備えた請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
   

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