JP2009132218A - 電動式ハンドル位置調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大幅なコストアップを招くことなく電動モータの始動時における衝撃緩和と電動モータの非作動時におけるステアリングハンドルのがたつきを抑制する。
【解決手段】 スクリュー軸５２に螺合するナット６１の径方向外周面に雄ネジ６１ｃを形成するとともに、ナットケース６２の内周面に雄ネジ６１ｃに螺合する雌ネジ６２ｆを形成して、ナット６１をナットケース６２内で回転運動による軸線方向移動可能に設ける。更に、ナット６１の軸線方向の両端でナットケース６２との間に皿ばね６３を介装する。電動モータ起動時には、ナット６１がナットケース６２内を軸線方向に移動して皿ばね６３を押圧する。皿ばね６３の反力が増大してコラムユニットの静止摩擦力を上回ると、ナットケース６２はナット６１と一体となって移動する。これによりステアリングハンドル１０の位置が変更される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動モータを使ってステアリングハンドルの位置を上下あるいは前後方向に動くようにした電動式ハンドル位置調整装置に関する。

従来から、電動モータを作動させてテレスコピック動作やチルト動作を行う電動式ハンドル位置調整装置が知られている。一般に、こうした電動式ハンドル位置調整装置においては、減速機を介して電動モータでスクリュー軸を回転駆動することにより、スクリュー軸に螺合したナットをスクリュー軸の軸線方向に直線運動させる。そして、このナットの直線運動により、テレスコピック動作においては、ハンドル支持部材を軸線方向に移動させてステアリングハンドルの前後方向位置を調整し、チルト動作においては、ハンドル支持部材を上下方向に揺動させてステアリングハンドルの上下方向位置を調整する。

こうした電動式ハンドル位置調整装置においては、電動モータの始動時における衝撃が強く異音を発生することがある。そこで、特許文献１の装置においては、ＦＥＴを用いたブリッジ回路にて電動モータの駆動回路を構成し、ＦＥＴのデューティ比をマイクロコンピュータにより制御することにより電動モータの回転速度を目標速度に制御して、こうした課題を解決しようとている。また、特許文献２の装置においては、ナットを弾性体で被覆して電動モータの始動時におけるショックを和らげ、異音発生を防止しようとしている。
特開平１１−７０８８０号 実開平５−７６９４７号

しかしながら、特許文献１の装置においては、電動モータの速度制御を行うためにマイクロコンピュータの演算量が増大してしまい、マイクロコンピュータの高処理能力化が要求されるとともに、ＦＥＴを用いたモータ駆動回路も必要となる。従って、大幅なコストアップを招いてしまう。

一方、特許文献２の装置においては、電動モータの非作動時に運転者がステアリングハンドルを上下あるいは前後にゆすると、ナットを被覆する弾性体がたわんでがたつきを生じてしまう。また、運転者の希望するハンドル位置を記憶して、その記憶した位置に移動させるオートリターン機能を設けた場合には、弾性体のたわみ代があるため、正しい位置にステアリングハンドルを移動させることができなくなる。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、大幅なコストアップを招くことなく電動モータの始動時におけるショックを和らげるとともに電動モータの非作動時におけるステアリングハンドルのがたつきを抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、電動モータにより回転駆動されるスクリュー軸と、上記スクリュー軸に螺合したナットと、上記ナットを支持するナット支持部とを備え、上記スクリュー軸の回転で上記ナット支持部と上記スクリュー軸との軸線方向の相対位置を変化させることにより、ハンドル支持部材を車体に対して相対移動させてステアリングハンドルの位置を変更する電動式ハンドル位置調整装置において、上記ナットは、径方向外側の外周面に雄ネジが形成され、上記ナット支持部は、上記ナットの雄ネジに螺合する雌ネジを円筒内周面に形成して、上記ナットを回転可能、かつ、その回転により軸線方向移動可能に収納するナットケースを有するとともに、上記ナットケース内で上記ナットの軸線方向の両端に弾性部材を介装したことにある。

この発明によれば、スクリュー軸とナットとのネジ送り機構を備え、電動モータでスクリュー軸を回転駆動することによりナット支持部とスクリュー軸との軸線方向の相対位置を変化させる。これによりハンドル支持部材が車体に対して相対移動してステアリングハンドルの位置が変更される。例えば、ナット支持部を、車体に対して相対移動可能なハンドル支持部材に連結し、電動モータを、車体に対して相対移動不能に固定する。

ナットは、ナット支持部に設けられたナットケース内に収納されるが、その径方向外側の外周面に雄ネジが形成されている。一方、ナットケースは、その円筒内周面にナット外周面の雄ネジと螺合する雌ネジが形成されており、ナットを回転可能、かつ、ナットの回転により軸線方向移動可能に収納する。ナットの軸線方向の両端には、ナットケースとの間に弾性部材が介装されている。

電動モータを起動するとスクリュー軸が回転し始める。このとき、ハンドル支持部材には静止摩擦力が働いているためナットケースとスクリュー軸との軸線方向の相対移動が規制され、ナットがナットケーシング内で回転運動する。ナットは、自身の回転によりナットケース内を軸線方向に移動し弾性部材を押圧する。このときの弾性部材のバネ反力が、ハンドル支持部材を移動させようとする推進力として働く。弾性部材のばね反力が増大してハンドル支持部材の静止摩擦力を上回ると、ナットケースとスクリュー軸との軸線方向の相対移動が開始され、ハンドル支持部材が車体に対して相対移動する。これによりステアリングハンドルの位置が変更される。

例えば、ナット支持部を、車体に対して相対移動可能なハンドル支持部材に連結し、電動モータを、車体に対して相対移動不能に固定した場合においては、ナット支持部（ナットケース）がスクリュー軸の軸線方向に移動し、これに伴ってハンドル支持部材が車体に対して相対移動する。

この場合、ナットが弾性部材を介して軸線方向にナットケースを押圧するため、モータ起動時における衝撃が緩和される。また、ハンドル位置調整を行っていない通常運転時（モータ停止時）においては、ナット外周面の雄ネジとナットケース内周面の雌ネジとの噛み合わせにより、ステアリングハンドルの上下方向および前後方向のがたつきが抑制され運転者に不快感を与えない。

尚、スクリュー軸とナットとが螺合するネジの向きと、ナット外周面の雄ネジとナットケース内周面の雌ネジとが螺合するネジの向きとは互いに反対方向にするとよい。この場合、モータ起動時におけるナットの軸線方向移動速度が減速され、弾性部材で衝撃緩和するための時間を十分に確保することができる。

また、本発明は、ステアリングハンドルの位置を前後方向に移動させるテレスコピック装置や、ステアリングハンドルの位置を上下方向に移動させるチルト装置に適用することができる。

本発明の他の特徴は、上記ナットの上記弾性部材への押圧ストロークを制限するストッパを設けたことにある。

この発明によれば、ナットがナットケース内を移動して弾性部材を押圧するとき、ナットの押圧ストロークの制限がストッパにより行われる。従って、弾性部材を保護することができ、弾性部材が潰れて弾性力を失ってしまうといった不具合を防止することができる。

本発明の他の特徴は、上記電動モータの回転制御により上記ハンドル支持部材を目標位置にまで移動させたのち、上記電動モータを反転駆動して上記ハンドル支持部材を移動させることなく上記ナットを上記ケーシング内の中央側に移動させるモータ制御手段を備えたことにある。

この発明においては、モータ制御手段により、電動モータの回転を制御してハンドル支持部材を目標位置にまで移動させる。ハンドル支持部材が目標位置にまで移動したときには、ナットが弾性部材を介してナットケースを押圧している状態にある。従って、弾性部材およびハンドル支持部材等に応力が加わった状態になっている。そこで、モータ制御手段は、この状態から電動モータを反転させてハンドル支持部材を移動させることなくナットをケーシング内の中央側に移動させる。これにより応力が低減され、弾性部材およびハンドル支持部材等を保護することができる。

また、例えば、ステアリングハンドルをエンジン停止時に収納位置に退避させるオートアウェイ制御、および、ステアリングハンドルをエンジン起動時に設定位置に復帰させるオートリターン制御を組み込んだ場合には、次動作時におけるナットの空走距離が短くなりハンドル位置調整の立ち上がりを早くすることができる。

本発明の他の特徴は、上記ナットを上記ケーシング内の中央側に移動させる距離は、上記ナットが上記ナットケース内を軸線方向に移動可能な距離の半分に設定されることにある。

この発明によれば、ステアリングハンドル位置調整が終了したとき、ナットがナットケース内の中央位置に戻されるため、上記応力の低減を最適に行うことができる。

以下、本発明の一実施形態に係る電動式ハンドル位置調整装置について図面を用いて説明する。図１は、一実施形態の電動式ハンドル位置調整装置として電動式テレスコピック装置を備えた車両のステアリング装置を示している。ステアリング装置は、ステアリングハンドル１０を回転可能に支持するコラムユニット２０と、電動式テレスコピック装置５０とを備えており、車両前方側が下方に位置するように傾斜した姿勢で車体に支持される。

コラムユニット２０は、ステアリングハンドル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３０と、そのステアリングシャフト３０を挿通させた状態で回転可能に支持するコラムチューブ４０とを含んで構成される。ステアリングシャフト３０は、車両後方側つまり上方側に位置しステアリングハンドル１０と連結するアッパシャフト３１と、車両前方側つまり下方側に位置するロアシャフト３２とを含んで構成される。アッパシャフト３１は中空のパイプ状に、ロアシャフト３２はロッド状に形成され、アッパシャフト３１の前方中空部にロアシャフト３２の後方部が挿入されている。

アッパシャフト３１の前方内周面およびロアシャフト３２の後方外周面には、それぞれ互いに嵌合するスプライン３１ａ，３２ｂが形成され、アッパシャフト３１とロアシャフト３２とは、スプライン嵌合により軸方向に相対移動が可能かつ相対回転が不能な状態で接続される。

ロアシャフト３２は、図示しないインタミディエイトシャフトを介して車室外に設けられるラック＆ピニオン機構を有する転舵装置に接続される。従って、ステアリングハンドル１０の回転操作がステアリングシャフト３０を介して転舵装置のラックの直線運動に変換されて転舵輪を転舵するように構成されている。

コラムチューブ４０は、車両後方側（上方）に位置するアッパチューブ４１と、車両前方側（下方）に位置するロアチューブ４２とを含んで構成される。アッパチューブ４１およびロアチューブ４２は、ともにパイプ状のものであり、ロアチューブ４２の後方部にアッパチューブ４１の前方部が挿入されている。ロアチューブ４２の後方端内周面とアッパチューブ４１の外周面との隙間、および、アッパチューブ４１の前方端外周面とロアチューブ４２の内周面との隙間には、両チューブ４１，４２が軸線方向に相対移動可能に図示しないメタルブッシュが挿入される。

ロアチューブ４２は、図示しないブラケットにより前後２箇所において車体に支持固定される。アッパチューブ４１は、ベアリング４３によりアッパシャフト３１を回転可能で、かつ、軸線方向には移動不能に支持する。従って、アッパチューブ４１は、アッパシャフト３１を介してステアリングハンドル１０を回転可能に支持するものであり、本発明のハンドル支持部材に相当する。

電動式テレスコピック装置５０は、電動モータ５１と、電動モータ５１により回転駆動され外周に雄ネジ５２ａが形成されたスクリュー軸５２と、スクリュー軸５２の回転運動を軸線方向運動に変換してアッパチューブ４１に軸線方向の移動力を与えるナットアセンブリ６０と、電動モータ５１を駆動制御するテレスコピック制御ユニット７０とを備える。スクリュー軸５２は、その一端がロアチューブ４２の外周面に設けられたスクリュー軸受部５３により軸線回りに回転自在、かつ、軸線方向に移動不能に支持され、他端がナットアセンブリ６０により回転自在に支持される。

スクリュー軸受部５３は、２つのベアリング５３ａ，５３ｂを軸線方向に所定距離あけて備えスクリュー軸５２をステアリングシャフト３０と平行に支持する。尚、スクリュー軸受部５３は、ロアチューブ４２に対して固定して設けられるものであって、ロアチューブ４２に一体形成してもよいし、別体部品をロアチューブ４２に固定するようにしてもよい。また、ロアチューブ４２との相対位置が固定されるものであればよく、車体固定部材に固定するようにしてもよい。

スクリュー軸受部５３の外周面には、電動モータ５１が固定設置されている。電動モータ５１の出力軸５１ａは、スクリュー軸５２と平行に向けられ、その先端に第１ギヤ５４が固着されている。一方、スクリュー軸５２には、スクリュー軸受部５３の近傍に第１ギヤ５４と噛合する第２ギヤ５５が固着されている。従って、第１ギヤ５４と第２ギヤ５５とにより減速ギヤ機構を構成し、この減速ギヤ機構を介して電動モータ５１の回転トルクがスクリュー軸５２に伝達されスクリュー軸５２が軸線回りに回転するように構成されている。

ナットアセンブリ６０は、図２，図３に示すように、スクリュー軸５２の雄ネジ５２ａに螺合するナット６１と、ナット６１を収納する金属製のナットケース６２と、ナット６１の軸線方向前後端にナットケース６２との間に介装される弾性部材である皿ばね６３ａ，６３ｂ（以下、これらを総称する場合には、皿ばね６３と呼ぶ）と、ナットケース６２とアッパチューブ４１とを連結する連結部６４とからなる。

ナット６１は、中心軸心部にスクリュー軸５２が挿通される挿通孔６１ａを形成した円筒形状をなし、この挿通孔６１ａの内周面にスクリュー軸５２の雄ネジ５２ａが噛合する雌ネジ６１ｂが形成されている。また、ナット６１は、その円筒外表面における軸線方向中央部に雄ネジ６１ｃが形成されている。以下、ナット６１の挿通孔６１ａに形成された雌ネジ６１ｂをナット内周ネジ６１ｂと呼び、ナット６１の円筒外表面に形成された雄ネジ６１ｃをナット外周ネジ６１ｃと呼ぶ。

ナットケース６２は、ナット６１を収納するナットケース本体６２ａと、ナットケース蓋６２ｂとから構成される。ナットケース本体６２ａは、有底円筒状をなし、底部６２ｃにスクリュー軸５２の挿通される貫通孔６２ｄが形成され、円筒部６２ｅの内周面にナット６１のナット外周ネジ６１ｃと噛合する雌ネジ６２ｆが形成されている。以下、この雌ネジ６２ｆをケース内周ネジ６２ｆと呼ぶ。尚、底部６２ｃに形成される貫通孔６２ｄは、その径がスクリュー軸５２の外径よりもやや大きく、スクリュー軸５２の回転を邪魔しないようになっている。

ナット６１は、ナットケース本体６２ａの底部６２ｃとの間に皿ばね６３ａを介装してナットケース本体６２ａ内に収納され、更に、ナット６１の開放側端にもう一つの皿ばね６３ｂを介装してナットケース蓋６２ｂでナットケース本体６２ａの開放部を覆うことによりナットケース６２内に収納される。ナットケース蓋６２ｂは、その中央にスクリュー軸５２の挿通される貫通孔６２ｇが形成される。この貫通孔６２ｇは、その径がスクリュー軸５２の外径よりもやや大きく、スクリュー軸５２の回転を邪魔しないようになっている。ナットケース蓋６２ｂは、ナットケース本体６２ａの開放部外周面に堅く固定される。従って、ナット６１は、ナットケース６２内で軸線回りに回転することでナットケース６２に対して軸線方向に相対移動可能となっている。

皿ばね６３ａ，６３ｂは、リング状の板ばねを皿のように膨らみを持たせたもので、中央の貫通孔６３ａａ，６３ｂａにスクリュー軸５２が挿通され、互いに向かい合うようにナット６１の軸線方向の両端に設けられる。皿ばね６３ａ，６３ｂは、その貫通孔６３ａａ，６３ｂａの径がナットケース６２の貫通孔６２ｄ、６２ｇの径よりやや大きく形成され、ナット６１に対して同軸上に配置される。また、皿ばね６３ａ，６３ｂは、ナット６１がナットケース６２内においてその軸線方向中央に位置するときには、ナット６１およびナットケース６２に対して軽く接触する程度で大きな荷重がかからないようになっている。そして、ナット６１が軸線方向に直線運動してナット６１とナットケース６２とのクリアランスが狭くなると、圧縮されて弾性変形しナット６１のナットケース６２への衝突を緩和する。この皿ばね６３は、本発明の弾性部材に相当するものである。尚、皿ばね６３に代えて、圧縮コイルばね、ゴムなど、種々の弾性部材を用いることが可能である。

ナット６１の軸線方向両端には、径方向内側部分に軸線方向に突出したリング状のストッパ６１ｄ，６１ｅが設けられている。このストッパ６１ｄ，６１ｅの外径は、皿ばね６３ａ，６３ｂの貫通孔６３ａａ，６３ｂａの内径より小さく、ナットケース６２の貫通孔６２ｄ、６２ｇより大きく設定されている。このストッパ６１ｄ，６１ｅは、ナット６１が軸線方向に直線運動して皿ばね６３ａ，６３ｂが弾性変形し、その軸線方向の押圧ストローク（変形寸法）が基準寸法を超えた場合に、ナットケース６２の壁に当接して、皿ばね６３ａ，６３ｂのそれ以上の弾性変形を防止して皿ばね６３ａ，６３ｂを保護するようになっている。

尚、後述するように、通常のモータ駆動時においては、ストッパ６１ｄ，６１ｅがナットケース６２に当接する前に、ナットケース６２が皿ばね６３ａ，６３ｂを介してナット６１に押されて移動するようになっており、何らかの外的理由で皿ばね６３ａ，６３ｂにかかる荷重が過大となった場合にのみストッパ６１ｄ，６１ｅが機能して皿ばね６３ａ，６３ｂの押圧ストロークが基準寸法を超えないように保護する。尚、ストッパ６１ｄ，６１ｅは、ナットケース６２側、つまり、ナット６１の前後端面と向かい合うナットケース６２の内壁面に設けてもよい。

ナットケース６２は、そのナットケース本体６２ａが連結部６４によりアッパチューブ４１と一体的に連結固定される。この場合、ナットケース本体６２ａおよび連結部６４は、アッパチューブ４１に一体形成してもよいし、別体部品を組み合わせて固定するようにしてもよい。尚、ナットアセンブリ６０におけるナット６１を除いた部分が本発明のナット支持部に相当する。

コラムユニット２０においては、ナットケース６２がアッパチューブ４１に固定され、スクリュー軸受部５３がロアチューブ４２に固定されることから、アッパチューブ４１とロアチューブ４２との相対回転が不能な状態とされる。また、車体に固定されたロアチューブ４２に対してアッパチューブ４１が軸線方向に摺動可能に設けられていることから、スクリュー軸５２に対するナットケース６２の軸方向位置を変更することにより、アッパチューブ４１の軸線方向の位置、つまり、ステアリングハンドル１０の軸線方向位置を調整できる。

テレスコピック制御ユニット７０（以下、テレスコＥＣＵ７０と呼ぶ）は、電動モータ５１を駆動制御するもので、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータと、電動モータ５１へ電源供給するモータ駆動回路とを主要部として備えて構成される。テレスコＥＣＵ７０には、電動モータ５１の回転数を検出する回転数センサ７１と、テレスコ動作（テレスコショート動作およびテレスコロング動作）をマニュアル操作（スイッチ操作）で行うためのテレスコスイッチ７２と、テレスコ位置（ステアリングハンドル１０の位置）を記憶・再生させるメモリスイッチ７３とを接続している。また、図示しないがイグニッションスイッチのオンオフ信号も入力されるようになっている。尚、テレスコＥＣＵ７０内に設けられるモータ駆動回路は、機械的リレーや半導体リレー（ＳＳＲ）回路により構成される。

回転数センサ７１は、電動モータ５１に設けられロータが所定の単位角度回転するたびにパルス信号を出力するものである。例えば、エンコーダやホール素子を用いることができる。この場合、電動モータ５１のロータが１回転するたびにパルス信号を１回出力する構成であってもよい。テレスコＥＣＵ７０は、この回転数センサ７１の出力するパルス信号の数をカウントすることにより、アッパチューブ４１の位置、つまり、ステアリングハンドル１０の位置を検出する。

テレスコスイッチ７２は、テレスコショート動作を指示する接点と、テレスコロング動作を指示する接点とを有する操作スイッチとなっている。尚、テレスコスイッチ７２は、図示しない電動チルト装置によるステアリングハンドル１０の傾斜角度調整をマニュアル操作で指示する接点も備えた構成であってもよい。この場合には、更に、チルトアップ動作を指示する接点と、チルトダウン動作を指示する接点とを有する構成となる。また、メモリスイッチ７３においても、テレスコ位置だけでなくチルト位置やシートポジション位置もあわせて記憶・再生操作できる構成であってもよい。

次に、電動式テレスコピック装置５０の作動について説明する。まず、ナットアセンブリ６０の作動から説明する。ナットアセンブリ６０は、スクリュー軸５２の回転運動をアッパチューブ４１の軸線方向運動に変換すると同時に、テレスコピック始動時における衝撃吸収能力を備えている。この作動説明にあたって、各パラメータを次のように定める。

図４に示すように、スクリュー軸５２の回転角度をθ₁（rad）、ナット６１の回転角度をθ₂（rad）とする。回転角度θ₁，θ₂は、車両前方から見て右回りを正とする。ナット６１の原点からの変位をＸ₂（mm）、ナットケース６２の原点からの変位をＸ₃（mm）とする。変位Ｘ₂，Ｘ₃は、車両前方への変位を正とする。また、スクリュー軸５２とナット６１との噛み合わせを右ネジとし、そのリードをＬ_a（mm/rad）とする。また、ナット６１とナットケース６２との噛み合わせ、つまり、ナット外周ネジ６１ｃとケース内周ネジ６２ｆとの噛み合わせを左ネジとし、そのリードをＬ_b（mm/rad）とする。リードＬ_a，Ｌ_bは、右ネジのときに正の値をとるものとする。また、スクリュー軸５２の角速度（回転角度の微分値）をω₁（rad／sec）、ナット６１の角速度（回転角度の微分値）をω₂（rad／sec）とする。

スクリュー軸５２とナット６１との噛み合わせを右ネジとし、ナット６１とナットケース６２との噛み合わせを左ネジとした場合、スクリュー軸５２を正方向に回転させるとアッパチューブ４１は車両前方に移動する。ここで、ナットアセンブリ６０の動作を定式化すると次のように表すことができる。

但し、Ｌ_a＞０、Ｌ_b＜０とする。

テレスコピック動作は、電動モータ５１を駆動してスクリュー軸５２を回転させることにより行われる。この場合、ナットケース６２は、アッパチューブ４１に固定されているため、電動モータ５１の始動時においては移動しない。従って、Ｘ₃＝０であるため、上記式（１），（２）から次式（３）の関係を導き出すことができる。

Ｌ_b＜０であることに注意すれば、ナット６１はスクリュー軸５２に対してリード比の分減速されて回転することがわかる。また、このときのナット６１の変位Ｘ₂は次式（４）にて表すことができる。

Ｌ_b＜０であることに注意すれば、スクリュー軸５２が正回転すればナット６１は車両前方に移動する。通常のナット・スクリュー対のように回転拘束されたナットの場合にはＸ₂＝Ｌ_a・θ₁となるのに対して、この実施形態のナットアセンブリ６０においては式（４）からわかるように、それより遅い速度でナット６１が変位することになる。尚、これらの関係式は、位置Ｘ₂，Ｘ₃を時間で微分した速度Ｖ₂，Ｖ₃、および、回転角度θ₁，θ₂を時間で微分した角速度ω₁，ω₂に対しても成立する。

ここで関係式をわかりやすくするためにスクリュー軸５２の回転角度θ₁にリードＬ_aを掛け、位置と同じ次元のパラメータＸ₁（Ｘ₁≡Ｌ_a・θ₁）を定義して式（１），（２）を整理すると、次式（５）を導き出すことができる。また、変位Ｘ₁を時間微分した値(速度）をＶ₁とする。

Ｌ_ｂ＜０であることに注意すれば、Ｘ₂は、図５に示すように、Ｘ₁とＸ₃をＬ_a：−Ｌ_bで内分した値であることがわかる。すなわち、Ｘ₁〜Ｘ₃、または、Ｖ₁〜Ｖ₃は、差動関係にある。Ｘ₃＝０とした場合は、Ｘ₃を固定した「てこ」として表現することができ、先の式（４）に相当する。尚、Ｖ₁は、Ｘ₁を時間で微分した値である。

ここで、図６のグラフを用いて、ナットアセンブリ６０の動作について説明する。時刻ｔ１において、電動モータ５１が始動するとモータトルクが減速ギヤ機構を介してスクリュー軸５２に伝達されスクリュー軸５２の回転が開始される。これによりナット６１が回転し軸線方向(車両前方側）に移動する。このとき、片側の皿ばね６３がナット６１の移動に伴って圧縮され、ばね反力が徐々に増大してナットケース６２を軸線方向に押す荷重、つまり、アッパチューブ４１を軸線方向に移動させようとする推進力が増大していく。この場合、ナット６１の速度Ｖ₂は、ナット６１を回転拘束した場合の速度Ｖ₁に比べて遅くなっている。

そして、時刻ｔ２において、ばね反力によるアッパチューブ４１に働く推進力がコラムユニット２０の最大静止摩擦力（アッパチューブ４１等の最大静止摩擦力）を超えると、アッパチューブ４１が静止摩擦力に抗して加速を開始する。アッパチューブ４１が加速している期間においては、ナット６１の速度Ｖ₂も増加するが増加度合いは、アッパチューブ４１の速度Ｖ₃の方が大きい。また、アッパチューブ４１に働く推進力は、アッパチューブ４１の動摩擦力とバランスする値にまで低下していく。

そして、時刻ｔ３において、アッパチューブ４１の速度Ｖ₃がナット６１の速度Ｖ₂と等しくなり（Ｖ₂＝Ｖ₃）、それ以降は、ナット６１とナットケース６２との相対位置関係が一定に保たれて、両者が一体となって移動するようになる。このとき、ナット６１の角速度ω₂はゼロ（ω₂＝０）となり、ナットの速度Ｖ₂は、Ｖ₂＝Ｌ_a・ω₁となる。つまり、ナット６１が回転拘束された状態となって、通常のナット・スクリュー対のようにナット６１と一体にアッパチューブ４１が移動する定常状態となる。

尚、皿ばね６３の設計にあたっては、最大ばね反力がコラムユニット２０の静止摩擦力より大きくなるように設計するが、何らかの外的理由によりテレスコピック荷重が過大になった場合には、皿ばね６３を完全に潰してしまうおそれがある。そうした場合には、ナット６１の両端に設けたストッパ６１ｄ，６１ｅがナットケース６２に直接荷重を伝達することで皿ばね６３を保護する。

このように本実施形態の電動式テレスコピック装置５０によれば、モータ起動時に皿ばね６３を介してナット６１によりナットケース６２を押すため、アッパチューブ４１がスムーズに動き始める。従って、コラムユニット２０のガタが詰まるときの音を抑制することができる。

コラムユニット２０は、複数の部品を連結して構成され、滑らかに動作できるように連結部において若干のガタが設けられている。例えば、アッパチューブ４１とロアチューブ４２との連結部には図示しないメタルブッシュが介装されているが、アッパチューブ４１が滑らかに摺動できるようにメタルブッシュの剛性が低く設定されている。電動式テレスコピック装置５０の作動時においては、ナットアセンブリ６０の動きに伴って、アッパチューブ４１には上下方向に揺動しようとする回転モーメントが働く。このため、モータ起動時においてアッパチューブ４１に急激に推進力を与えるとメタルブッシュのガタが詰まる異音が発生してしまう。また、アッパシャフト３１とロアシャフト３２とのスプライン嵌合部においても若干のガタが設けられているため、同様な異音の発生するおそれがある。

そこで、本実施形態においては、モータ起動時においてアッパチューブ４１に推進力を徐々に与えることで、こうした異音の発生を防止することができる。

また、本実施形態においては、スクリュー軸５２とナット６１との噛み合わせのネジの向きに対して、ナット６１とナットケース６２との噛み合わせのネジの向きを逆方向にしているため、ナット６１がスクリュー軸５２に対してリード比のぶん減速されて回転する。このため、ナット６１により皿ばね６３を弾性圧縮して衝撃緩和する時間を十分に確保することができる。比較例として、ナット６１を減速しなかった場合には、衝撃緩和時間を十分に確保しようとすると、皿ばね６３等の弾性部材の圧縮ストロークを大きくしなければならず、ナットケースの大型化、弾性部材の選択制限などの問題を招いてしまう。

また、本実施形態によれば、コラムユニット２０の各部品に入力される荷重ピークが小さくなるため、各部品の長寿命化を図ることができる。また、ピーク荷重を低減したぶん軽量化を図ることもできる。

ここで、アッパチューブ４１に働く荷重について、本実施形態の電動式テレスコピック装置５０と、モータ起動時における衝撃緩和をしない電動式テレスコピック装置とを比較する。図７は、モータ起動時におけるアッパチューブ４１に働く荷重の推移を表すもので、実線が本実施形態の荷重の推移を示し、破線がモータ起動時における衝撃緩和をしない電動式テレスコピック装置の荷重の推移を示す。

この図からわかるように、衝撃緩和をしない電動式テレスコピック装置においては、モータ起動と同時にアッパチューブがナットに押されて加速を開始するため荷重ピーク値が高い。これは、電動モータが速度ゼロの時に最大トルクを発生するという特性を有するからである。そこで、特許文献１で開示された装置では、モータ駆動回路をＦＥＴのブリッジ回路で構成しマイクロコンピュータのデューティ比制御により加速期間を長くしている。この場合には、マイクロコンピュータの演算負担が増してしまい、モータ駆動回路のコストアップと合わせて大幅なコストアップを招くことになる。

これに対して、本実施形態においては、図７の実線に示すように、皿ばね６３の作用によりアッパチューブ４１に働く荷重が徐々に増加する。このため、荷重ピーク値を低く抑えることが可能となり、電動モータ５１の速度制御をする必要がなくなる。従って、モータ駆動回路は、デューティ制御を行うための半導体素子を必要とせず、リレー回路にて構成することが可能となる。また、マイクロコンピュータに関しても高い処理能力が要求されない。従って、低コストにて実施することが可能となる。

また、弾性部材により荷重ピーク値を低く抑える点だけに着目すれば、本実施形態は、特許文献２で開示された装置と同様である。しかし、この装置では弾性部材の剛性を上げれば緩衝作用が不十分となり、逆に、剛性を下げれば電動式テレスコピック装置の非作動時においてステアリングハンドルのがたつきを生じてしまうという課題を有する。

これに対して、本実施形態においては、ナット６１とナットケース６２がネジ（ナット外周ネジ６１ｃとケース内周ネジ６２ｆ）で連結されているため、電動式テレスコピック装置５０の非作動時にも外力に対するがたつきを生じない。つまり、ステアリングハンドル１０を前後あるいは上下にゆすってもがたつかない。従って、ハンドル操作性が良好となる。また、特許文献２においては、弾性体の剛性とコラム質量の比によっては、エンジンの振動などと共振を起こす場合が考えられるが、本実施形態においては、剛性が高く、共振しにくい構造である。

次に、電動式テレスコピック装置５０の制御、つまり、電動モータ５１の制御について説明する。電動式テレスコピック装置５０は、エンジン停止時にステアリングハンドル１０を収納位置（最前方位置）にまで自動退避させるオートアウェイ制御と、エンジン起動時にステアリングハンドル１０を予めメモリに記憶させた設定位置にまで自動復帰させるオートリターン制御と、テレスコスイッチ７２の操作によりステアリングハンドル１０を任意の位置に移動させるマニュアル制御を行うことができる。こうしたテレスコピック制御は、テレスコＥＣＵ７０により実行される。

テレスコピック制御を行う場合、ステアリングハンドル１０の位置を検出する必要がある。この検出方法としては、電動モータ５１に設けた回転数センサ７１の出力するパルス信号の数を積算する方法が一般的である。しかしながら、パルス積算方式では、ナット６１をナットケース６２内に弾性支持した場合には、皿ばね６３の弾性変形により図８に示すようなヒステリシスを生じるという問題を伴う。つまり、同じパルス積算数に基づいて電動モータ５１を停止させても、正転させた場合と逆転させた場合とでアッパチューブ４１の実際の停止位置が異なってくる。従って、パルス積算方式をそのまま採用しても、テレスコピック制御を正確に行うことができない。

そこで本実施形態においては、オートアウェイ制御、オートリターン制御、マニュアル制御のそれぞれにおいて、ヒステリシスを加味したモータ位置制御を行うようにしている。以下、テレスコＥＣＵ７０の実行するオートアウェイ制御から説明する。図９は、テレスコＥＣＵ７０の実行するオートアウェイ制御ルーチンを表すフローチャートである。オートアウェイ制御ルーチンは、テレスコＥＣＵ７０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、図示しないイグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に切り替わったときに起動する。

オートアウェイ制御ルーチンが起動すると、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ１１において、電動モータ５１に対して正回転方向の通電を開始する。続いて、ステップＳ１２において、回転数センサ７１からのパルス信号を読み込み、パルス信号が検出できるか否かを判断する。パルス信号が検出できる場合には、ステップＳ１３において、パルス信号の数をカウントし、そのカウント値Ｐが目標値（Ｐend＋ｄ）以上に達したか否かを判断する。このＰendは、オートアウェイ位置に相当する設定値である。また、ｄは、ナット６１がナットケース６２を定常状態で前方に押しているときのナット６１のナットケース６２に対する相対位置と、ナット６１がナットケース６２を定常状態で後方に押しているときのナット６１のナットケース６２に対する相対位置との距離差をガタ量２ｄとし、このガタ量２ｄの半分に相当するパルス信号の数である。つまり、ナット６１がナットケース６２内を軸線方向に移動可能な距離（ガタ量２ｄ）の半分に相当するパルス信号の数である。従って、ステップＳ１３における目標値（Ｐend＋ｄ）は、オートアウェイ位置相当の設定値にガタ量２ｄの１／２を加算した値となる。

カウント値Ｐが目標値（Ｐend＋ｄ）に達していない場合は、ステップＳ１２の処理に戻る。こうして、カウント値Ｐがオートアウェイ設定値Ｐendに達するまでのあいだステップＳ１２からステップＳ１３の処理が繰り返されながら電動モータ５１への通電が継続される。この電動モータ５１の正転駆動によりアッパチューブ４１が車両前方に移動していく。つまり、テレスコショート方向に作動する。この電動モータ５１への通電の途中で、回転数センサ７１からパルス信号を検出できなくなった場合には、ステップＳ１２において「ＮＯ」と判断されて、ステップＳ１８の処理に進む。このステップＳ１８からの処理については後述する。

電動モータ５１への通電によりカウント値Ｐが目標値（Ｐend＋ｄ）に達すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ１４において、電動モータ５１への通電を停止する。このとき、ステアリングハンドル１０は、収納位置（最前方位置）にまで移動したことになる。続いて、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ１５において、電動モータ５１に対して逆転方向の通電を開始する。

次に、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ１６において、パルス信号のカウント値Ｐがオートアウェイ設定値Ｐend以下にまで下がったか否かを判断する。この電動モータ５１の逆転駆動時においては、カウント値Ｐは、検出したパルス信号の数を直前のカウント値から減算していくことにより求められる。テレスコＥＣＵ７０は、カウント値Ｐが減算されてオートアウェイ設定値Ｐendに達するまで電動モータ５１の逆転駆動を継続し（Ｓ１６：ＮＯ）、カウント値Ｐがオートアウェイ設定値Ｐendに達すると（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７において電動モータ５１への通電を停止する。このステップＳ１５〜Ｓ１７においては、ナット６１が設定量ｄだけ後方（テレスコロング方向）に戻される。このとき、アッパチューブ４１の位置、つまり、ステアリングハンドル１０の位置は、変更されず収納位置（最前方位置）に維持される。こうしてナット６１がナットケース６２の中央位置に戻されるため、次回のテレスコピック動作時におけるナット６１の空走時間を短くすることができる。また、コラムユニット２０の各部に加わる応力を緩和することができる。また、皿ばね６３への押圧を解除するため、初期の弾性特性を長期にわたって維持することができる。

テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ１２においてパルス信号が検出できないと判断した場合は、その処理をステップＳ１８に進めて電動モータ５１への通電を停止する。例えば、ステアリングハンドル１０、アッパシャフト３１、アッパチューブ４１等のコラムユニット部品が障害物等に当たって電動モータ５１がロックした場合には、パルス信号を検出できなくなる。また、テレスコＥＣＵ７０が把握するモータ回転位置（テレスコ位置）とパルスカウント数とのずれが生じて、テレスコ位置が図示しないメカストッパで規制するストロークエンド位置にまで達してしまった場合にも電動モータ５１がロックし、以降、パルス信号を検出できなくなる。従って、ステップＳ１８からの処理は、電動モータ５１の正転駆動を継続できない場合における処理である。

テレスコＥＣＵ７０は、電動モータ５１への通電を停止すると、続いて、ステップＳ１９において、電動モータ５１の停止位置におけるパルス信号のカウント値Ｐ１（電動モータ５１を停止させる直前まで検出されていたパルス信号のカウント値Ｐ１）を記憶素子に記憶する。この記憶素子としては、マイクロコンピュータのＲＡＭや不揮発性メモリ等を用いることができる。

続いて、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ２０において電動モータ５１に対して逆転方向の通電を行う。そして、ステップＳ２１において、パルス信号のカウント値の目標値を上記カウント値Ｐ１から設定量ｄ(ガタ量２ｄの半分）を減算した値（Ｐ１−ｄ）に設定し、回転数センサ７１から出力されるパルス信号の数をカウント値Ｐ１から減算し、その減算結果であるカウント値Ｐが目標値（Ｐ１−ｄ）にまで減少したか否かを判断する。テレスコＥＣＵ７０は、カウント値Ｐが目標値（Ｐ１−ｄ）に達するまで電動モータ５１の逆転駆動を継続し（Ｓ２１：ＮＯ）、カウント値Ｐが目標値（Ｐ１−ｄ）に達すると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２２において電動モータ５１への通電を停止する。

つまり、このステップＳ１８〜ステップＳ２２の処理は、何らかの要因により電動モータ５１の正転駆動を継続できなくなったとき、つまり、アッパチューブ４１をテレスコショート方向に移動できなくなったとき、その位置から設定量ｄだけナットを後方（テレスコロング方向）戻しておく処理である。これによれば、コラムユニット２０の各部に加わる応力を緩和することができる。また、皿ばね６３への押圧を解除するため、初期の弾性特性を長期に維持することができる。

テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ１７あるいはステップＳ２２の処理を終了すると、このオートアウェイ制御ルーチンを終了する。

次に、テレスコＥＣＵ７０の実行するオートリターン制御について説明する。図１０は、テレスコＥＣＵ７０の実行するオートリターン制御ルーチンを表すフローチャートである。オートリターン制御ルーチンは、テレスコＥＣＵ７０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、図示しないイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替わったときに起動する。

オートリターン制御ルーチンが起動すると、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ３１において、電動モータ５１に対して逆回転方向の通電を開始する。続いて、ステップＳ３２において、回転数センサ７１からのパルス信号を読み込み、パルス信号が検出できるか否かを判断する。パルス信号が検出できる場合には、ステップＳ３３において、パルス信号の数をカウントし（逆回転の場合は初期値から減算する）、そのカウント値Ｐが目標値（Ｐret−ｄ）以下にまで下がったか否かを判断する。このＰretは、運転操作時におけるハンドル前後位置に相当する設定値（オートリターン値）であり、運転者の好みに応じて予めメモリに設定記憶したものである。また、ｄは、上述したガタ量の１／２に相当するパルス信号の数である。

カウント値Ｐが目標値（Ｐret−ｄ）に達していない場合は、ステップＳ３２の処理に戻る。こうして、カウント値Ｐがオートリターン設定値Ｐretに達するまでのあいだステップＳ３２からステップＳ３３の処理が繰り返され電動モータ５１への通電が継続される。この電動モータ５１の逆転駆動によりアッパチューブ４１が車両後方に移動していく。つまり、テレスコロング方向に作動する。この電動モータ５１への通電の途中で、回転数センサ７１からパルス信号を検出できなくなった場合には、ステップＳ３２において「ＮＯ」と判断されて、ステップＳ３８の処理に進む。このステップＳ３８からの処理については後述する。

電動モータ５１への通電によりカウント値Ｐが目標値（Ｐret−ｄ）に達すると（Ｓ３３：ＹＥＳ）、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ３４において、電動モータ５１への通電を停止する。このとき、ステアリングハンドル１０は、目標とするオートリターン位置にまで移動したことになる。続いて、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ３５において、電動モータ５１に対して正転方向の通電を行う。

次に、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ３６において、パルス信号のカウント値Ｐがオートリターン設定値Ｐret以上にまで増加したか否かを判断する。この電動モータ５１の正転駆動時においては、カウント値Ｐは、検出したパルス信号の数を直前のカウント値から加算していくことにより求められる。テレスコＥＣＵ７０は、カウント値Ｐが加算されてオートリターン設定値Ｐretに達するまで電動モータの正転駆動を継続し（Ｓ３６：ＮＯ）、カウント値Ｐがオートリターン設定値Ｐretに達すると（Ｓ３６：ＹＥＳ）、ステップＳ３７において電動モータ５１への通電を停止する。このステップＳ３５〜Ｓ３７においては、ナットが設定量ｄだけ前方（テレスショート方向）に戻される。このとき、アッパチューブ４１の位置、つまり、ステアリングハンドル１０の位置は、変更されずオートリターン位置に維持される。従って、ナット６１がナットケース６２の中央位置に配置されるため、次回のテレスコピック動作時におけるナット６１の空走時間を短くすることができる。また、コラムユニット２０の各部に加わる応力を緩和することができる。また、皿ばね６３への押圧を解除するため、初期の弾性特性を長期にわたって維持することができる。

テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ３２においてパルス信号が検出できないと判断した場合は、その処理をステップＳ３８に進めて電動モータ５１への通電を停止する。続いて、ステップＳ３９において、電動モータ５１の停止位置におけるパルス信号のカウント値Ｐ１（電動モータ５１を停止させる直前まで検出されていたパルス信号のカウント値Ｐ１）を記憶素子に記憶する。

続いて、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ４０において電動モータ５１に対して正転方向の通電を行う。そして、ステップＳ４１において、パルス信号のカウント値の目標値を上記カウント値Ｐ１に設定量ｄを加算した値（Ｐ１＋ｄ）に設定し、回転数センサ７１から出力されるパルス信号の数をカウント値Ｐ１に加算し、その加算結果であるカウント値Ｐが目標値（Ｐ１＋ｄ）にまで増加したか否かを判断する。テレスコＥＣＵ７０は、カウント値Ｐが目標値（Ｐ１＋ｄ）に達するまで電動モータ５１の正転駆動を継続し（Ｓ４１：ＮＯ）、カウント値Ｐが目標値（Ｐ１＋ｄ）に達すると（Ｓ４１：ＹＥＳ）、ステップＳ４２において電動モータ５１への通電を停止する。

つまり、このステップＳ３８〜ステップＳ４２の処理は、何らかの要因により電動モータ５１の逆転駆動を継続できなくなったとき、つまり、アッパチューブ４１をテレスコロング方向に移動できなくなったとき、その位置から設定量ｄだけナットを前方（テレスコショート方向）戻しておく処理である。これによれば、コラムユニット２０の各部に加わる応力を緩和することができる。また、皿ばね６３（弾性部材）への押圧を解除するため弾性特性を長期に維持することができる。

テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ３７あるいはステップＳ４２の処理を終了すると、このオートリターン制御ルーチンを終了する。

次に、テレスコＥＣＵ７０の実行するマニュアル制御について説明する。マニュアル制御は、運転者がテレスコスイッチ７２をテレスコショート側に操作したときに実行されるテレスコショートマニュアル制御と、テレスコロング側に操作したときに実行されるテレスコロングマニュアル制御とからなる。まず、テレスコショートマニュアル制御について説明する。

図１１は、テレスコＥＣＵ７０の実行するテレスコショートマニュアル制御ルーチンを表すフローチャートである。テレスコショートマニュアル制御ルーチンは、テレスコＥＣＵ７０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、図示しないイグニッションスイッチがオン状態になっているときに所定の周期で繰り返し実施される。

テレスコショートマニュアル制御ルーチンが起動すると、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ５１において、テレスコスイッチ７２のテレスコショート接点がオンしたか否かを判断する。テレスコショート接点は、運転者がテレスコスイッチ７２をテレスコショート側に操作したときにオンする接点である。テレスコＥＣＵ７０は、テレスコショート接点がオンするまで、その判断を所定の周期で繰り返す。そして、テレスコショート接点がオンしたことを検出すると（Ｓ５１：ＹＥＳ）、ステップＳ５２において電動モータ５１に対して正転方向の通電を開始する。

続いて、ステップＳ５３において、回転数センサ７１からのパルス信号を読み込み、パルス信号が検出できるか否かを判断する。パルス信号が検出できる場合には、電動モータ５１が適正にスクリュー軸５２を回転させていることになる。このステップＳ５３においては、パルス信号の検出とともに、そのパルス信号の数をカウントする。次に、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ５４において、テレスコショート接点がオフしたか否かを判断し、テレスコショート接点がオフするまでステップＳ５３〜Ｓ５４の処理を繰り返す。この間、電動モータ５１の正転駆動によりアッパチューブ４１が車両前方に移動し、ステアリングハンドル１０の位置が前方に移動していく。そして、テレスコショート接点がオフしたことを検出すると（Ｓ５４：ＹＥＳ）、ステップＳ５５において電動モータ５１への通電を停止する。

一方、電動モータ５１に通電しているときに回転数センサ７１からのパルス信号が検出されなくなった場合には（Ｓ５３：ＮＯ）、その時点でステップＳ５５の処理に移行して電動モータ５１への通電を停止する。テレスコＥＣＵ７０は、電動モータ５１への通電を停止すると、ステップＳ５６において、電動モータ５１の停止位置におけるパルス信号のカウント値Ｐ１（電動モータ５１を停止させる直前まで検出されていたパルス信号のカウント値Ｐ１）を記憶素子に記憶する。

続いて、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ５７において電動モータ５１に対して逆転方向の通電を行う。そして、ステップＳ５８において、パルス信号のカウント値の目標値を上記カウント値Ｐ１から設定量ｄを減算した値（Ｐ１−ｄ）に設定し、回転数センサ７１から出力されるパルス信号の数をカウント値Ｐ１から減算し、その減算結果であるカウント値Ｐが目標値（Ｐ１−ｄ）にまで減少したか否かを判断する。テレスコＥＣＵ７０は、カウント値Ｐが目標値（Ｐ１−ｄ）に達するまで電動モータ５１の逆転駆動を継続し（Ｓ５８：ＮＯ）、カウント値Ｐが目標値（Ｐ１−ｄ）に達すると（Ｓ５８：ＹＥＳ）、ステップＳ５９において電動モータ５１への通電を停止する。

この電動モータ５１の逆転駆動により、ナット６１が設定量ｄだけ後方（テレスコロング方向）に戻される。この場合、アッパチューブ４１の位置、つまり、ステアリングハンドル１０の位置は、変更されず運転者の希望位置に維持される。従って、ナット６１がナットケース６２の中央位置に配置されるため、次回のテレスコピック動作時におけるナット６１の空走時間を短くすることができる。また、何らかの要因により電動モータ５１の正転駆動を継続できなくなったとき、つまり、アッパチューブ４１をテレスコショート方向に移動できなくなったときであっても、その位置から設定量ｄだけナット６１を後方（テレスコロング方向）戻しておくため、コラムユニット２０の各部に加わる応力を緩和することができる。また、皿ばね６３への押圧を解除するため、初期の弾性特性を長期に維持することができる。

テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ５９の処理を終了すると、このテレスコショートマニュアル制御ルーチンを終了する。

次に、テレスコロングマニュアル制御について説明する。図１２は、テレスコＥＣＵ７０の実行するテレスコロングマニュアル制御ルーチンを表すフローチャートである。テレスコロングマニュアル制御ルーチンは、テレスコＥＣＵ７０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、図示しないイグニッションスイッチがオン状態になっているときに所定の周期で繰り返し実施される。

テレスコロングマニュアル制御ルーチンが起動すると、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ６１において、テレスコスイッチ７２のテレスコロング接点がオンしたか否かを判断する。テレスコロング接点は、運転者がテレスコスイッチ７２をテレスコロング側に操作したときにオンする接点である。テレスコＥＣＵ７０は、テレスコロング接点がオンするまで、その判断を所定の周期で繰り返す。そして、テレスコロング接点がオンしたことを検出すると（Ｓ６１：ＹＥＳ）、ステップＳ６２において電動モータ５１に対して逆転方向の通電を開始する。

続いて、ステップＳ６３において、回転数センサ７１からのパルス信号を読み込み、パルス信号が検出できるか否かを判断する。パルス信号が検出できる場合には、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ６４において、テレスコロング接点がオフしたか否かを判断し、テレスコロング接点がオフするまでステップＳ６３〜Ｓ６４の処理を繰り返す。この間、電動モータ５１の逆転駆動によりアッパチューブ４１が車両後方に移動し、ステアリングハンドル１０の位置が後方に移動していく。このとき、テレスコＥＣＵ７０は、検出したパルス信号の数を初期値から減算するようにカウントしていく。そして、テレスコロング接点がオフしたことを検出すると（Ｓ６４：ＹＥＳ）、ステップＳ６５において電動モータ５１への通電を停止する。

一方、電動モータ５１に通電しているときに回転数センサ７１からのパルス信号が検出されなくなった場合には（Ｓ６３：ＮＯ）、その時点でステップＳ６５の処理に移行して電動モータ５１への通電を停止する。テレスコＥＣＵ７０は、電動モータ５１への通電を停止すると、ステップＳ６６において、電動モータ５１の停止位置におけるパルス信号のカウント値Ｐ１（電動モータ５１を停止させる直前まで検出されていたパルス信号のカウント値Ｐ１）を記憶素子に記憶する。

続いて、テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ６７において電動モータ５１に対して正転方向の通電を行う。そして、ステップＳ６８において、パルス信号のカウント値の目標値を上記カウント値Ｐ１にガタ量ｄを加算した値（Ｐ１＋ｄ）に設定し、回転数センサ７１から出力されるパルス信号の数をカウント値Ｐ１から加算し、その加算結果であるカウント値Ｐが目標値（Ｐ１＋ｄ）にまで増加したか否かを判断する。テレスコＥＣＵ７０は、カウント値Ｐが目標値（Ｐ１＋ｄ）に達するまで電動モータ５１の正転駆動を継続し（Ｓ６８：ＮＯ）、カウント値Ｐが目標値（Ｐ１＋ｄ）に達すると（Ｓ６８：ＹＥＳ）、ステップＳ６９において電動モータ５１への通電を停止する。

この電動モータ５１の正転駆動により、ナット６１が設定量ｄだけ前方（テレスコショート方向）に戻される。この場合、アッパチューブ４１の位置、つまり、ステアリングハンドル１０の位置は変更されず運転者の希望位置に維持される。従って、ナット６１がナットケース６２の中央位置に配置されるため、次回のテレスコピック動作時におけるナット６１の空走時間を短くすることができる。また、何らかの要因により電動モータ５１の逆転駆動を継続できなくなったとき、つまり、アッパチューブ４１をテレスコロング方向に移動できなくなったときであっても、その位置から設定量ｄだけナット６１を前方（テレスコショート方向）戻しておくため、コラムユニット２０の各部に加わる応力を緩和することができる。また、皿ばね６３への押圧を解除するため、初期の弾性特性を長期に維持することができる。

テレスコＥＣＵ７０は、ステップＳ６９の処理を終了すると、このテレスコショートマニュアル制御ルーチンを終了する。

以上説明した本実施形態の電動式ハンドル位置調整装置によれば、ナット６１が皿ばね６３を介して軸線方向にナットケース６２を押圧するため、モータ起動時における衝撃が緩和される。また、ハンドル位置調整を行っていない通常運転時（モータ停止時）においては、ナット外周ネジ６１ｃとケース内周ネジ６２ｆとの噛み合わせにより、ステアリングハンドル１０の上下方向および前後方向のがたつきが抑制され運転者に不快感を与えない。この結果、大幅なコストアップを招くことなく電動モータ５１の始動時における衝撃緩和とステアリングハンドル１０のがたつき防止とを両立させることができる。また、ステアリングハンドル１０を目標位置にまで移動したときに、電動モータ５１を反転駆動してナット６１をナットケース６２の中央位置に戻すため、次回のテレスコピック動作の立ち上がりを早くすることができるとともに、コラムユニット２０の各部や皿ばね６３に加わる応力を解除してそれらの保護を図ることができる。

以上、本実施形態の電動式ハンドル位置調整装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、本実施形態においては電動式テレスコピック装置への適用について説明したが、ステアリングハンドル１０を上下方向に揺動させて位置調整する電動チルト装置へ適用することもできる。

電動チルト装置の場合も、電動モータにより回転駆動されるスクリュー軸とナットとからなる送りネジ機構を備えることが一般的であり（例えば、特許文献１，特許文献２等）、そのナット支持構造として、本実施形態にて示したようなナットアセンブリ６０を使用すればよい。この場合、例えば、ステアリングハンドルを支持するアッパシャフトをロアシャフトに対して上下方向に揺動可能に設け、このアッパシャフトを回転かつ揺動可能に支持する揺動アッパチューブとナットアセンブリとを連結し、電動モータを車体側（ロアチューブ）に固定することにより電動チルト装置を構成することができる。また、電動モータの回転制御についても同様に行うことができる。この場合、明細書中において、「テレスコ」あるいは「テレスコピック」という用語を「チルト」におきかえ、「ショート」という用語を「アップ」に、「ロング」という用語を「ダウン」におきかえればよい。

また、本実施形態においては、ナット保持部をハンドル支持部（アッパチューブ４１）に固定し、電動モータ５１を車体固定部（ロアチューブ４２）に固定した構成を採用しているが、逆にしてもよい。つまり、電動モータをハンドル支持部に固定し、ナット保持部を車体固定部に固定する構成であってもよい。

また、本実施形態においては、ステアリングハンドル１０を目標位置にまで移動したときに、電動モータ５１を反転駆動してナット６１をナットケース６２の中央位置に戻す構成を採用しているが、必ずしもナット６１を戻す必要はない。また、ナット６１を戻す位置についても、ナットケース６２の中央位置でなくてもよい。

また、本実施形態においては、回転数センサ７１によりステアリングハンドル１０の位置を検出するようにしているが、例えば、アッパチューブ４１の位置に応じて変化する電気抵抗値を検出する構成など、他のハンドル位置検出装置を用いることもできる。尚、本実施形態におけるテレスコＥＣＵ７０とハンドル位置検出装置(回転数センサ７１）とが本発明のモータ制御手段に相当する。

本発明の実施形態に係る電動式テレスコピック装置を備えたステアリング装置の概略構成図である。 ナットアセンブリの軸線方向縦断面図である。 ナットアセンブリの径方向縦断面図（図２のＡ−Ａ断面図）である。 ナットアセンブリの各諸元を表す説明図である。 ナットアセンブリの差動関係を表す説明図である。 ナットアセンブリのモータ起動時における動作説明図である。 従来例と本実施形態とを比較したナットアセンブリのモータ起動時における動作説明図である。 ナットアセンブリのヒステリシス特性を表した説明図である。 オートアウェイ制御ルーチンを表すフローチャートである。 オートリターン制御ルーチンを表すフローチャートである。 テレスコショートマニュアル制御ルーチンを表すフローチャートである。 テレスコロングマニュアル制御ルーチンを表すフローチャートである。

符号の説明

１０…ステアリングハンドル、２０…コラムユニット、３０…ステアリングシャフト、３１…アッパシャフト、３２…ロアシャフト、４０…コラムチューブ、４１…アッパチューブ、４２…ロアチューブ、５０…電動式テレスコピック装置、５１…電動モータ、５２…スクリュー軸、６０…ナットアセンブリ、６１…ナット、６１ｂ…ナット内周ネジ、６１ｃ…ナット外周ネジ、６１ｄ，６１ｅ…ストッパ、６２…ナットケース、６２ａ…ナットケース本体、６２ｂ…ナットケース蓋、６２ｆ…ケース内周ネジ、６３ａ，６３ｂ…皿ばね、６４…連結部、７０…テレスコピック制御ユニット（テレスコＥＣＵ）、７１…回転数センサ、７２…テレスコスイッチ。

Claims (4)

1. 電動モータにより回転駆動されるスクリュー軸と、
   上記スクリュー軸に螺合したナットと、
   上記ナットを支持するナット支持部とを備え、
   上記スクリュー軸の回転で上記ナット支持部と上記スクリュー軸との軸線方向の相対位置を変化させることにより、ハンドル支持部材を車体に対して相対移動させてステアリングハンドルの位置を変更する電動式ハンドル位置調整装置において、
   上記ナットは、径方向外側の外周面に雄ネジが形成され、
   上記ナット支持部は、上記ナットの雄ネジに螺合する雌ネジを円筒内周面に形成して、上記ナットを回転可能、かつ、その回転により軸線方向移動可能に収納するナットケースを有するとともに、上記ナットケース内で上記ナットの軸線方向の両端に弾性部材を介装したことを特徴とする電動式ハンドル位置調整装置。
2. 上記ナットの上記弾性部材への押圧ストロークを制限するストッパを設けたことを特徴とする請求項１記載の電動式ハンドル位置調整装置。
3. 上記電動モータの回転制御により上記ハンドル支持部材を目標位置にまで移動させたのち、上記電動モータを反転駆動して上記ハンドル支持部材を移動させることなく上記ナットを上記ケーシング内の中央側に移動させるモータ制御手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の電動式ハンドル位置調整装置。
4. 上記ナットを上記ケーシング内の中央側に移動させる距離は、上記ナットが上記ナットケース内を軸線方向に移動可能な距離の半分に設定されることを特徴とする請求項３記載の電動式ハンドル位置調整装置。

Images