JP2009202864A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】万が一の車両の衝突によって、ステアリングギヤボックス１３が移動しても、ハンドル１１等を跳ね上げたり、ステアリングギヤボックス１３のピニオン部３７がブレーキペダル１０等と干渉したりするのを抑制できるステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリングコラム１２に設けられハンドル１１を介して入力される操舵トルクを計測する操舵トルクセンサ２３と、ステアリングギヤボックス１３に設けられピニオン部３７を回転させる電動モータ３２と、操舵トルクセンサ２３で計測された操舵トルクに基づいて、電動モータ３２の回転を制御する制御装置１７とを有し、ステアリングコラム１２とピニオン部３７を、車両１の進行方向に向かって左右方向に２等分するセンタ面１６を挟んで、互いに反対側に配置している。あるいは、ピニオン部３７を車両の車幅方向中央さらにはステアリングギヤボックス１３の中央に位置するように配置している。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリングコラムとラック＆ピニオン式のステアリングギヤボックスを備えた車両のステアリング装置に関する。

ステアリング装置としては、
電動パワーステアリング装置のように、ステアリングコラムとステアリングギヤボックスとが自在継ぎ手で連結され、運転者がハンドル（ステアリングホイール）を操舵すると、操舵力がハンドルからステアリングコラムと自在継ぎ手を介してステアリングギヤボックスに伝達されるだけでなく、電動モータを連動させて前記操舵力を補助し、タイヤの転舵をアシストする手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１３０８９９号公報

従来の電動パワーステアリング装置において、ラック＆ピニオン式のステアリングギヤボックスが用いられた場合、ステアリングギヤボックスのピニオン部に自在継ぎ手が連結されているので、ハンドルから見て、車両の進行方向の斜め下方向に、ステアリングコラム、自在継ぎ手とピニオン部がほぼ一直線状に連結され配置されている。また操舵トルクを検出する操舵トルクセンサや電動モータや電動モータの減速機などが適宜配置されている。

万が一、車両が衝突した際に、車両のフレームが変形してエンジンとステアリングギヤボックスがキャビンに向かって移動すると、ステアリングギヤボックスが円滑に移動できなかったり、ステアリングギヤボックスの移動に伴って連結されているステアリングコラムとハンドルを跳ね上げてエアバッグの展開位置が想定より上方にシフトしたりする、というような課題があった。

そして、ステアリングギヤボックスが更に移動すると、ステアリングギヤボックスにおいて突出しているピニオン部がキャビン内に侵入し、ピニオン部や減速機やモータや操舵トルクセンサ等が運転席足元のブレーキペダルやアクセルペダル等と干渉するので、一層のステアリングギヤボックスの移動を妨げるという課題があった。

本発明は、前記課題に鑑み、万が一の車両の衝突によって、ステアリングギヤボックスが円滑に移動できなかったり、ハンドル等を跳ね上げたり、ピニオン部や電動モータや減速機などがブレーキペダル等と干渉したりするのを抑制できるステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明は、ステアリングコラムとラック＆ピニオン式のステアリングギヤボックスを備えた車両のステアリング装置において、
前記ステアリングコラムに設けられハンドルを介して入力される操舵トルクを計測する操舵トルクセンサと、前記ステアリングギヤボックスに設けられ前記ステアリングギヤボックスのピニオン部を回転させる電動モータと、前記操舵トルクセンサで計測された前記操舵トルクに基づいて、前記電動モータの回転を制御する制御装置とを有し、
前記ステアリングコラムと前記ピニオン部を、前記車両の進行方向に向かって左右方向に２等分するセンタ面を挟んで、互いに反対側に配置したことを特徴とする。また、前記ピニオン部を、前記車両の車幅方向中央、さらには、前記ステアリングギヤボックスの中央に位置するように配置したことを特徴とする。

これにより、ハンドルから見て、車両の進行方向の斜め下方向に、ステアリングコラムのみが存在し、ピニオン部や電動モータや操舵トルクセンサなどはこの方向には存在していない。このため、万が一の車両の衝突の際に、フレームが変形しステアリングギヤボックスがキャビンの方向に移動する際に、ステアリングギヤボックスにおいて突出しているピニオン部の移動方向にステアリングコラムや自在継ぎ手が存在しないので、ステアリングギヤボックスが円滑に移動でき、衝突エネルギを最大限吸収できるばかりか、ステアリングコラムとハンドルとが跳ね上げられることはない。また、運転者は、手で行うハンドルの操作と、足で行うアクセルペダルとブレーキペダルの操作を、同時に行う必要があるので、ステアリングコラムの下方、すなわち、前記車両の車幅方向中央（前記ステアリングギヤボックスの中央や前記センタ面）から離れ、前記ピニオン部の前記センタ面を挟んで反対側にアクセルペダルとブレーキペダルとが配置されている。このため、万が一の車両の衝突の際に、フレームが変形しステアリングギヤボックスがキャビンの方向に移動しても、ステアリングギヤボックスにおいて突出しているピニオン部の移動方向にアクセルペダルとブレーキペダルは存在していないので、ピニオン部の移動がアクセルペダルとブレーキペダルによって干渉されることはない。そして、これらによれば、結果的にフレームを円滑に変形できる変形量を大きくできるので、フレームの変形によるエネルギ吸収設計を容易にし、且つ衝突エネルギを最大限吸収させることができる。

また、前記操舵トルクセンサは、磁歪式トルクセンサであることが好ましい。磁歪式トルクセンサは、トーションバーを用いることなく、ハンドルが直結するステアリングコラムのコラム軸の表面に直接メッキで磁歪膜を施しているので、トーションバー式トルクセンサに比べ、コラム軸の剛性を大きくできる。このため、ハンドルの曲げ剛性と捩じり剛性が大きくなりコラム振動低減、及び操舵フィールが向上する。

また、回転する前記ピニオン部のピニオン軸を概ね鉛直方向に立てることが好ましい。ピニオン部はステアリングギヤボックスからピニオン軸の方向に突出しているので、ピニオン軸を概ね鉛直方向に立てることにより、ピニオン部をキャビンから離すことができる。フレームが変形して、ピニオン部がキャビンの方向に移動しても、離した分だけ余計に移動してもピニオン部はキャビンに突入しなくなる。そして、離した分だけ、フレームを円滑に変形できる変形量を大きくでき、大きな衝突エネルギを吸収させることができる。

また、前記ステアリング装置は、前記ステアリングコラムと前記ピニオン部を連結し、前記操舵トルクを前記ステアリングコラムから前記ピニオン部へ伝達するケーブルを有し、前記ケーブルは、前記ステアリングギヤボックスの長手方向にはわせることが好ましい。ケーブルであれば、可撓性を有するので、ピニオン部がキャビン方向に移動しても、ケーブルが撓って曲がることで、ステアリングコラムとハンドルを跳ね上げることはない。また、ケーブルは既に配置されているステアリングギヤボックスに沿って配置されることになるので、ステアリングギヤボックスがエンジンルームの他の部品と干渉していないのと同様に、ケーブルも容易に他の部品に干渉しないように引き回すことができ、高い搭載性が得られる。また、ケーブルをステアリングギヤボックスの長手方向にはわせることは、冗長性を持たせて配線していることになるので、万が一の衝突時にエンジンルーム内の他の部品がキャビン方向に移動することでケーブルの一部が移動しても、ステアリングコラムが引き摺られることなく、このケーブルの一部の移動によるステアリングコラムの移動を抑制することができる。

また、前記電動モータは、１つであり、回転して転舵又は転舵のアシストを行っていることが好ましい。１つであれば、万が一の衝突時において生じるステアリングギヤボックスの慣性力を小さくできるので、ステアリングギヤボックスの初期移動遅れを減少させ円滑に移動させることができるとともに移動終了時のオーバーシュートを減少できる。これにより他の部品との干渉防止やフレームの変形によるエネルギ吸収設計の自由度を大きくできる。

本発明によれば、万が一の車両の衝突によって、ステアリングギヤボックスが移動する際に、円滑に移動でき、しかも移動過程または終了時にハンドル等を跳ね上げたり、ピニオン部がブレーキペダル等と干渉したりするのを抑制できるステアリング装置を提供できる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１に、本発明の実施形態に係るステアリング装置２を有する車両１の側方からの透視図を示す。車両１には、フレーム４が設けられており、フレーム４の上の車両１の進行方向前方に、エンジン３が配置されている。タイヤ７ｌも図示を省略したハブを介してフレーム４に回転可能に固定されている。ステアリング装置２は、ハンドル１１と、ハンドル１１に直結するステアリングコラム１２と、可撓性を有する機械式のケーブル１４と、このケーブル１４でステアリングコラム１２に連結するステアリングギヤボックス１３とで構成され、ステアリングギヤボックス１３は、例えば車両１の進行方向においてエンジン３の後方に配置されフレーム４に固定されている（エンジン３の前方でも良い）。そして、ステアリングギヤボックス１３の後方には、運転者６が搭乗するためのキャビン（車室）５が設けられている。キャビン５内には、運転者６の座るシート８が設けられ、運転者６がシート８に着座すると、運転者６の正面にハンドル１１が配置され、運転者６の足元には、アクセルペダル９とブレーキペダル１０等（マニュアルトランスミッションの場合にクラッチペダルも含まれる）が配置されるようになっている。アクセルペダル９とブレーキペダル１０の車両１の進行方向には、トーボード１５が設けられ、キャビン５を仕切っている。

運転者６が、ハンドル１１を操舵して回転させることによって、操舵トルクが生じ、操舵トルクは、ステアリングコラム１２に伝達されてコラム軸２１を回転させる。操舵トルクは、ステアリングコラム１２からケーブル１４を介してラック＆ピニオン式のステアリングギヤボックス１３に伝達されてピニオン軸３１を回転させ、ステアリングギヤボックス１３によってタイヤ７ｌを転舵させている。

万が一、車両１が正面衝突した際には、車両１のフレーム４が車両１の進行方向の先端側からつぶれて変形し、衝突エネルギを吸収する。この変形に伴って、エンジン３は相対的にキャビン５に近づき、フレーム４が更に変形すると、ステアリングギヤボックス１３が相対的にキャビン５に近づくことになる。ステアリングギヤボックス１３がキャビン５に近づいても、ケーブル１４は可撓性を有するので撓って曲がり、キャビン５に対するハンドル１１及びステアリングコラム１２の位置関係が変わることはない。このため、衝突しても、運転者６に対するハンドル１１の位置関係は変わらず、ハンドル１１から展開するエアバッグは、確実に運転者をとらえることができる。

また、自在継ぎ手で連結する場合、ハンドル１１の回転とステアリングギヤボックス１３のピニオン軸３１の回転の等速性を保持させるためにピニオン軸３１を傾斜させなくてはならなかったが、ステアリングコラム１２とステアリングギヤボックス１３とがケーブル１４で連結され、ケーブル１４が操舵トルクを伝達するので、コラム軸２１とピニオン軸３１とを自在継ぎ手で連結する必要が無い。このため、ピニオン軸３１を、コラム軸２１に依存しないで配置することができ、図１に示すように、概ね鉛直方向に立てた状態で配置することができる。ピニオン軸３１はステアリングギヤボックス１３から突出しているので、ピニオン軸３１を概ね鉛直方向に立てることにより、ピニオン軸３１をキャビン５から離すことができる。フレーム４が変形して、ピニオン軸３１がキャビン５の方向に、離した分だけ余計に移動してもピニオン軸３１はキャビン５に突入しなくなる。そして、離した分だけ、フレーム４を円滑に変形できる変形量を大きくできる。

図２に、本発明の実施形態に係るステアリング装置２の車両の正面方向からの透視図を示す。ステアリング装置２は、いわゆるパワーステアリング装置であって、運転者によってハンドル１１から入力される操舵トルクを、ステアリングコラム１２、ケーブル１４を介してステアリングギヤボックス１３に伝達し、そのタイロッド４４ｌ、４４ｒを介してタイヤ７ｌ、７ｒに伝達し、タイヤ７ｌ、７ｒを転舵する。このような車両の舵を切る機械的な基本動作に対して、ステアリング装置２ではさらに、操舵トルクセンサ２３と車速センサ１８等の信号に基づいて制御装置１７が電動モータ３２を駆動制御して、車両の舵を切る機械的な基本動作をアシスト（動力補助）し、操舵トルクの軽減を図っている。

ステアリングコラム１２には、ハンドル１１から操舵トルクを伝達され回転するコラム軸２１と、コラム軸２１に設けられハンドル１１から入力される操舵トルクを計測する操舵トルクセンサ２３と、コラム軸２１に設けられコラム軸２１に伝達した操舵トルクをケーブル１４の運動に変換する樹脂製の第１プーリ２６を有している。コラムハウジング２２は車両に固定され、コラム軸２１は、軸受け２７、２８、２９によって、コラムハウジング２２に対して回転自在に固定されている。コラムハウジング２２は、キャビン５内の図示されないコラムハンガに固定されている。

操舵トルクセンサ２３は、磁歪式トルクセンサであり、トーションバーを用いることなく、ハンドル１１が直結するコラム軸２１の表面に直接メッキで、第１磁歪膜２４と第２磁歪膜２５を施しているので、トーションバー式トルクセンサに比べ、コラム軸２１の剛性、即ち曲げ剛性と捩じり剛性を大きくできる。このため、コラム軸２１の曲げ剛性が大きくでき、ステアリングコラム１２の長さを短くしても取り付け支持剛性を大きくとれハンドル１１の上下振動を低減できるばかりか、ハンドル１１の捩じり剛性が大きくなり、ケーブル１４で低下した捩じり剛性をトーションバー式のトルクセンサの剛性以上に高めることができ操舵フィールを向上できる。

ケーブル１４は、ステアリングコラム１２とステアリングギヤボックス１３を連結し、ラック軸４１に沿う方向であるステアリングギヤボックス１３の長手方向にはわされている。支持部４９が、ギヤボックスハウジング４３の上に固定され、支持部４９にブラケット４８が固定され、そのブラケット４８にケーブル１４が固定されている。このため、ケーブル１４は、ステアリングギヤボックス１３の長手方向に沿って配置することができる。このため、ステアリングギヤボックス１３がエンジンルームの他の部品と干渉しないように配置されているのと同様に、ケーブル１４も容易に他の部品に干渉しないように引き回すことができる。また、ケーブル１４をステアリングギヤボックス１３の長手方向にはわせることは、ケーブル１４の長さに余裕を持たせ、いわゆる冗長性を持たせて配線していることになるので、万が一の衝突時にエンジンルーム内の他の部品がキャビン５（図１参照）方向に移動することでケーブル１４の一部が移動しても、ケーブル１４と連結されるステアリングコラム１２が引き摺られることはない。

また、ステアリングコラム１２には、ケーブル１４を引き出すためのケーブル誘導孔３０が設けられ、ステアリングギヤボックス１３にも、ケーブル１４を引き出すためのケーブル誘導孔５０が設けられている。これらケーブル誘導孔３０と５０とは、ステアリングギヤボックス１３の長手方向の対向していない同じ方向を向いて開口している。

また、ケーブル１４は、図２の図中に点線で示すケーブル１４ｒのような経路をはわせてもよい。このようにはわせることによれば、車両の正面から見て、ケーブル１４ｒやピニオン軸３１をエンジン３の背後に配置しないことが可能になる。

ピニオン軸３１には、ピニオン部３７が取り付けられている。ピニオン部３７はラックギヤ３８に噛み合っており、ラックギヤ３８とピニオン部３７とでラック＆ピニオン３９を構成している。ラック＆ピニオン３９は、ピニオン軸３１の回転トルクをラック軸４１の軸方向の推力に変換する。ラックギヤ３８は、ラック軸４１に刻まれて設けられている。

ウォームホイールギヤ３５の外歯は、ウォームギヤ３４に噛み合わされている。ウォームギヤ３４は、ブラシレスの電動モータ３２の回転軸に連結している。電動モータ３２は、運転者の操舵に対して動力補助をする。ウォームギヤ３４とウォームホイールギヤ３５とで減速装置３３が構成されている。減速装置３３は、電動モータ３２の発生させる補助トルクを倍力する。ラック＆ピニオン３９は、倍力された補助トルクをラック軸４１の軸方向の推力に変換する。ラック軸４１の両端にはタイロッド４４ｌ、４４ｒの一端が固定され、各タイロッド４４ｌ、４４ｒの他端には自動車の前輪（転舵輪）となるタイヤ７ｌ、７ｒが取り付けられている。

ラック軸４１は、一端が滑り軸受け４２によって、他端がラックガイド６７（図５参照）によって支持され、ステアリングギヤボックス１３内を回転させないで軸方向に移動が自在にできるように保持されている。ピニオン軸３１は、軸受け４５、４６、４７によって、ステアリングギヤボックス１３内に回転自在に支持されている。

ステアリングコラム１２と、ピニオン部３７（ピニオン軸３１）とは、車両の進行方向に向かって左右方向に２等分するセンタ面１６を挟んで、互いに反対側に配置されている。これにより、ハンドル１１から見て、車両の進行方向の斜め下方向に、ステアリングコラム１２のみが存在し、ピニオン部３７（ピニオン軸３１）はこの方向には存在していない。当然電動モータや減速機なども存在していない。このため、万が一の車両の衝突の際に、フレーム４が変形しステアリングギヤボックス１３がキャビン５の方向に移動しても、ステアリングギヤボックス１３において突出しているピニオン部３７（ピニオン軸３１）の移動方向にステアリングコラム１２は存在していないので、ステアリングコラム１２とハンドル１１とが跳ね上げられることはない。
また、万が一の車両の衝突の際に、フレーム４が変形しステアリングギヤボックス１３がキャビン５の方向に移動しても、ステアリングギヤボックス１３において突出しているピニオン部３７（ピニオン軸３１）の移動方向にアクセルペダル９とブレーキペダル１０は存在していないので、ピニオン部３７（ピニオン軸３１）の移動がアクセルペダル９とブレーキペダル１０によって干渉されることはない。当然電動モータや減速機なども存在していない。

運転者がハンドル１１を操舵することによって、操舵トルクが生じ、操舵トルクはコラム軸２１に伝達される。伝達された操舵トルクは、操舵トルクセンサ２３に検出され、検出した信号として、出力ＶＴ１と出力ＶＴ２を出力する。出力ＶＴ１、ＶＴ２は、制御装置１７に入力される。制御装置１７はコンピュータで構成され、自動車の車速を検出する車速センサ１８から車速信号を受信する。また、制御装置１７は、電動モータ３２にモータ電流を送電すると共に、電動モータ３２からモータ電流を計測した電流計測信号と、電動モータ３２の回転子の回転角を計測したモータ回転角信号などを受信する。制御装置１７は、受信した出力ＶＴ１、ＶＴ２と、車速信号、電流計測信号、モータ回転角信号等に基づいて、電動モータ３２にモータ電流を出力する。

電動モータ３２は、モータ電流により、操舵トルクを補助する補助トルクを出力し、補助トルクは、減速装置３３、ラック＆ピニオン３９を経由して、ラック軸４１に伝達するとともに直線運動に変換される。運転者が直に発生させた操舵トルクは、後記するが、第１プーリ２６、ケーブル１４、第２プーリ３６、ピニオン軸３１、ラック＆ピニオン３９を経由して、ラック軸４１に伝達するとともに直線運動に変換される。なお、第１プーリ２６、ケーブル１４、第２プーリ３６を省いて、電動モータ３２からのみピニオン軸３１及びラック軸４１にトルクを伝えてもよい。このことによれば、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）装置を構成でき、電動モータ３２は、転舵の主たる動力源になる。

そして、電動モータ３２は、パワーステアリング装置においても、ステアバイワイヤ装置においても、１つでよいので、万が一の衝突時において生じるステアリングギヤボックスの慣性力を小さくできるので、ステアリングギヤボックスの初期移動遅れを減少させ円滑に移動させることができるとともに移動終了時のオーバーシュートを減少できる。これにより他の部品との干渉防止や、フレーム４の変形によるエネルギ吸収設計の自由度を大きくできる。

また、電動モータ３２を操舵トルクを補助する補助トルクの出力源とするパワーステアリング装置においては、ラック軸４１に伝達した操舵トルクの直線運動と補助トルクの直線運動とは合わさって、タイロッド４４ｌ、４４ｒを動かし、タイヤ７ｌ、７ｒの走行方向を変化させる。操舵トルクに補助トルクが合わさることで、運転者の操舵に必要な操舵トルクを軽減することができる。

具体的に、数式を使って説明する。操舵トルクセンサ２３により検出される操舵トルクをＴｓとし、電動モータ３２によるピニオン軸３１上の補助トルクをＴＡとし、操舵トルクＴｓに対する補助トルクＴＡの比例係数を、例えば、一定のｋＡとすると、ＴＡ＝ｋＡ×Ｔｓとなる。負荷であるピニオン部３７上のピニオントルクをＴｐとすると、ピニオントルクＴｐは操舵トルクＴｓと補助トルクＴＡの和（Ｔｐ＝Ｔｓ＋ＴＡ）であるから、Ｔｓ＝Ｔｐ／（１＋ｋＡ）と表現できる。この式によれば、操舵トルクＴｓは、ピニオントルクＴｐの１／（１＋ｋＡ）、（ｋＡ＞０又はｋＡ＝０）となってピニオントルクＴｐより小さくなり、操舵トルクＴｓは軽減される。

前記では、理解を容易にするために比例係数ｋＡを定数としたが、ｋＡは車速の増大に伴って小さくなることが好ましい。このことにより、自動車が高速走行になるに従ってタイヤ７ｌ、７ｒを路面に対して回転させる負荷が減少しても、タイヤ７ｌ、７ｒを回転させるのに要する操舵トルクＴｓを大きくして運転者に手応え感を付与することができる。具体的に、車速Ｖを変数として比例係数ｋＡを変化させ、ｋＡ＝０ならばＴｓ＝Ｔｐ、ｋＡ＝３ならばＴｓ＝Ｔｐ／４のように、車速Ｖに応じて比例係数ｋＡを変化させた操舵トルクＴｓを付与できる。

図３に、ステアリングコラム１２の断面図を示す。コラム軸２１には、コラム軸２１とハンドル１１（図１参照）とを締結するセレーション５１が設けられている。また、コラム軸２１と第１プーリ２６とを締結するセレーション５２が設けられている。

磁歪式の操舵トルクセンサ２３は、例えば、機械構造用鋼材（ＳＣ材）や、クロムモリブデン鋼材（ＳＣＭ）のような鉄合金からなるコラム軸２１の表面に、磁気歪効果、即ちトルクを印加することにより透磁率や損失等の磁気特性が変化する、例えばＦｅ−Ｎｉ合金やＦｅ−Ｃｏ合金やＳｍＦｅ合金等の磁歪材からなる薄膜の第１磁歪膜２４と第２磁歪膜２５をそれぞれ設ける。この第１磁歪膜２４と第２磁歪膜２５は、例えば、めっき法、溶射法、スパッタ法や蒸着法、接着法等の製法でコラム軸２１上に直接形成されている。第１磁歪膜２４と第２磁歪膜２５とは、同一の磁歪材からなるが、互いに反対方向の異方性が付与される。したがって、コラム軸２１に操舵トルクを入力すると、例えば第１磁歪膜２４の透磁率が増大し、第２磁歪膜２５の透磁率が減少する。そして、第１磁歪膜２４と第２磁歪膜２５に適当な間隔（０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度）を有して、第１磁歪膜２４と第２磁歪膜２５それぞれの磁気歪効果（逆磁歪効果ともいう）による透磁率変化を検出する第１検出コイル５３と第２検出コイル５４が設けられている。第１検出コイル５３と第２検出コイル５４は、ボビン５５の筒形状の外周面に形成された２つの溝それぞれに多重巻きされたコイルである。ボビン５５には、例えば、電磁鋼板等の軟磁性体からなる円筒ヨーク５６とこの円筒ヨーク５６の端面に端面ヨーク５７、５８が設けられ、磁気的な外乱ノイズのタフネスを向上させている。

前記の例えば、第１磁歪膜２４の透磁率の増大と、第２磁歪膜２５の透磁率の滅少を第１検出コイル５３と第２検出コイル５４で検知して、第１磁歪膜２４の透磁率の増大と、第２磁歪膜２５の透磁率の減少の大きさを電気的に又はソフト的に求めることにより操舵トルクの大きさを、また、第１磁歪膜２４と第２磁歪膜２５のどちらの磁歪膜の透磁率が増大、減少したのかを電気的に又はソフト的に調べて操舵トルクの作用方向を検出し、この検出結果を出力ＶＴ１、ＶＴ２として出力している。

また、図３に示すように、第１プーリ２６の外周面には、断面略半円の１本の螺旋溝６２が複数周回設けられる。この螺旋溝６２には、ケーブル１４を構成する２本のケーブル１４ａとケーブル１４ｂが巻き回される。ケーブル１４ａとケーブル１４ｂとは、可撓性を有する細い金属製の線（例えばピアノ線）を縒って束ねることで形成することができる。ケーブル１４ａの一端には、円筒状の留め金６３ａが固定され、その留め金６３ａは、第１プーリ２６の上端面に設けられた円形の穴に嵌合される。そして、ケーブル１４ａの一端側から螺旋溝６２に沿ってケーブル１４ａが巻き回されている。同様に、ケーブル１４ｂの一端には、円筒状の留め金６３ｂが固定され、その留め金６３ｂは、第１プーリ２６の下端面に設けられた円形の穴に嵌合される。そして、ケーブル１４ｂの一端側から螺旋溝６２に沿ってケーブル１４ｂが巻き回されている。

図４に、図３のＡ−Ａ方向の矢視断面図を示す。ステアリングコラム１２には、ステアリングギヤボックス１３の長手方向に、ケーブル誘導孔３０が設けられている。ケーブル誘導孔３０には、ケーブル１４ａをステアリングコラム１２から引き出しているものと、ケーブル１４ｂをステアリングコラム１２から引き出しているものとがある。ケーブル１４ａ用とケーブル１４ｂ用のケーブル誘導孔３０は、同一の構造をしており、コラムハウジング２２に固定されている段差つきの筒形状のベース６４と、内側にケーブル１４ａまたはケーブル１４ｂを通しベース６４に嵌められた筒６５と、筒６５をコラムハウジング２２に支持するホルダ６６とを有している。

ケーブル１４ａとケーブル１４ｂとは互いに、それぞれの一端側から第１プーリ２６に逆方向に巻かれているので、例えば、コラム軸２１を右回転（図４の時計回り方向）に回転すると、ケーブル１４ａが巻かれると同時にケーフル１４ｂが巻き解される。そして、ケーブル１４ａは、ケーブル誘導孔３０からステアリングコラム１２内に引き込まれ、ケーブル１４ｂは、ケーブル誘導孔３０からステアリングコラム１２の外に押出される。

図５に、ステアリングギヤボックス１３のピニオン部３７周りの断面図を示す。なお、線分Ｂの上方は車両の進行方向に垂直な平面で切断した断面図であり、線分Ｂの下方はラック軸の長手方向に垂直な平面で切断した断面図である。

図５に示すように、ステアリングギヤボックス１３には、ステアリングギヤボックス１３の長手方向に、ケーブル誘導孔５０が設けられている。ケーブル誘導孔５０には、ケーブル１４ａをステアリングギヤボックス１３から引き出しているものと、ケーブル１４ａ用のケーブル誘導孔５０の裏にあって図示を省略しているが、ケーブル１４ｂをステアリングコラム１２から引き出しているケーブル誘導孔５０とがある。ケーブル１４ａ用とケーブル１４ｂ用のケーブル誘導孔５０は、図４に示すケーブル誘導孔３０と同一の構造をしており、ギヤボックスハウジング４３に固定されている段差つきの筒形状のベース７４と、内側にケーブル１４ａまたはケーブル１４ｂを通しベース７４に嵌められた筒７５と、筒７５をギヤボックスハウジング４３に支持するホルダ７６とを有している。

第２プーリ３６の外周面には、断面略半円の１本の螺旋溝６２が複数周回設けられる。第２プーリ３６も樹脂製であり、螺旋溝６２には、ケーブル１４を構成する２本のケーブル１４ａとケーブル１４ｂが巻き回される。ケーブル１４ａのもう一端には、円筒状の留め金６８ａが固定され、その留め金６８ａは、第２プーリ３６の上端面に設けられた円形の穴に嵌合される。そして、ケーブル１４ａのもう一端側から螺旋溝６２に沿ってケーブル１４ａが巻き回されている。同様に、ケーブル１４ｂのもう一端には、円筒状の留め金６８ｂが固定され、その留め金６８ｂは、第２プーリ３６の下端面に設けられた円形の穴に嵌合される。そして、ケーブル１４ｂのもう一端側から螺旋溝６２に沿ってケーブル１４ｂが巻き回されている。

ケーブル１４ａとケーブル１４ｂとは互いに、それぞれのもう一端側から第２プーリ３６に逆方向に巻かれているので、例えば、ケーブル１４ａが、ステアリングコラム１２内に引き込まれることで、ケーブル誘導孔５０からステアリングギヤボックス１３の外に押出され、第２プーリ３６から巻き解されながら第２プーリ３６を回転させる。ケーブル１４ｂが、ステアリングコラム１２の外に押出されることで、ケーブル誘導孔５０からステアリングギヤボックス１３内に引き込まれ、第２プーリ３６に巻かれながら第２プーリ３６を回転させる。そして、ピニオン軸３１を回転させることができる。

前記説明したように、コラム軸２１の回転（操舵トルク）を、第１プーリ２６、ケーブル１４、第２プーリ３６を介して、ピニオン軸３１に伝えることができる。ピニオン軸３１は軸受け４５、４６、４７によって回転自在に支持されている。ピニオン軸３１の軸受け４６と４７の間は、ウォームホィールギヤ３５がピニオン軸３１に一体的に設けられる。このウォームホィールギヤ３５には電動モータ３２（図２参照）の回転軸に設けられたウォームギヤ３４が噛み合わされ電動モータ３２の回転トルクを倍力してピニオン軸３１に伝達する。

（変形例）
図６に、本発明の実施形態の変形例に係るステアリング装置２の車両１の正面方向からの透視図を示す。変形例のステアリング装置２が、図２の実施形態のステアリング装置２と異なる点は、ピニオン部３７や、ピニオン部３７を含んだラックギヤ３９や、ピニオン軸３１や、減速装置３３や、電動モータ３２や、第２プーリ３６が、車両１の車幅方向中央、具体的には、左右のタイヤ７ｌ、７ｒの中間地点、ステアリングギヤボックス１３の中心（中央）さらにはセンタ面１６の近傍に位置するように配置されている点が異なっている。

一般的に、ステアリングコラム１２は、右ハンドルでも、左ハンドルでも、車両１の車幅方向中央、すなわち、ステアリングギヤボックス１３の中心（中央）や、センタ面１６の近傍から離れて配置されている。このため、アクセルペダル９とブレーキペダル１０等のペダル類も、運転者がハンドル１１とアクセルペダル９等の操作を同時に行う必要があるので、ステアリングコラム１２の下方、すなわち、車両１の車幅方向中央（ステアリングギヤボックス１３の中心（中央）やセンタ面１６の近傍）から離れて配置される。このため、万が一の車両１の衝突の際に、フレーム４が変形しステアリングギヤボックス１３がキャビン５の方向に移動しても、ステアリングギヤボックス１３において突出しているピニオン部３７等の移動方向にアクセルペダル９等は存在していないので、ピニオン部３７等の移動がアクセルペダル９等によって干渉されることはない。そして、これらによれば、結果的にフレーム４を円滑に変形できる変形量を大きくできるので、フレーム４の変形によるエネルギ吸収設計を容易にし、且つ衝突エネルギを最大限吸収させることができる。

また、逆に、ピニオン部３７等が、車両１の車幅方向中央（ステアリングギヤボックス１３の中心（中央）やセンタ面１６）の近傍に位置するように配置されているステアリングギヤボックス１３は、右ハンドル仕様のステアリング装置２にも、左ハンドル仕様のステアリング装置２にも用いることができ造り分ける必要が無いので量産に適している。もちろん、どちらの仕様においても本発明の効果を発揮できる。

本発明の実施形態に係るステアリング装置を有する車両の側方からの透視図である。 本発明の実施形態に係るステアリング装置の車両の正面方向からの透視図である。 ステアリングコラムの断面図である。 図３のＡ−Ａ方向の矢視断面図である。 ステアリングギヤボックスのピニオン部周りの断面図であり、線分Ｂの上方は車両の進行方向に垂直な平面で切断した断面図であり、線分Ｂの下方はラック軸の長手方向に垂直な平面で切断した断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係るステアリング装置の車両の正面方向からの透視図である。

符号の説明

１ 車両
２ ステアリング装置
３ エンジン
４ フレーム
５ キャビン
６ 運転者
７ｌ、７ｒ タイヤ
８ シート
９ アクセルペダル
１０ ブレーキペダル
１１ ハンドル
１２ ステアリングコラム
１３ ステアリングギヤボックス
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｒ ケーブル
１５ トーボード
１６ センタ面
１７ 制御装置
１８ 車速センサ
２１ コラム軸
２２ コラムハウジング
２３ 操舵トルクセンサ
２４ 第１磁歪膜
２５ 第２磁歪膜
２６ 第１プーリ
２７、２８、２９ 軸受け
３０ ケーブル誘導孔
３１ ピニオン軸
３２ 電動モータ
３３ 減速装置
３４ ウォームギヤ
３５ ウォームホイールギヤ
３６ 第２プーリ
３７ ピニオン部
３８ ラックギヤ
３９ ラック＆ピニオン
４１ ラック軸
４２ 滑り軸受け
４３ ギヤボックスハウジング
４４ｌ、４４ｒ タイロッド
４５、４６、４７ 軸受け
４８ ブラケット
４９ 支持部
５０ ケーブル誘導孔
５１、５２ セレーション
５３ 第１検出コイル
５４ 第２検出コイル
５５ ボビン
５６ 円筒ヨーク
５７、５８ 端面ヨーク
６２ 螺旋溝
６３ａ、６３ｂ 留め金
６４ ベース
６５ 筒
６６ ホルダ
６７ ラックガイド
６８ａ、６８ｂ 留め金
７４ ベース
７５ 筒
７６ ホルダ

Claims (7)

1. ステアリングコラムとラック＆ピニオン式のステアリングギヤボックスを備えた車両のステアリング装置において、
   前記ステアリングコラムに設けられ、ハンドルを介して入力される操舵トルクを計測する操舵トルクセンサと、
   前記ステアリングギヤボックスに設けられ、前記ステアリングギヤボックスのピニオン部を回転させる電動モータと、
   前記操舵トルクセンサで計測された前記操舵トルクに基づいて、前記電動モータの回転を制御する制御装置とを有し、
   前記ステアリングコラムと前記ピニオン部を、前記車両の進行方向に向かって左右方向に２等分するセンタ面を挟んで、互いに反対側に配置したことを特徴とするステアリング装置。
2. ステアリングコラムとラック＆ピニオン式のステアリングギヤボックスを備えた車両のステアリング装置において、
   前記ステアリングコラムに設けられ、ハンドルを介して入力される操舵トルクを計測する操舵トルクセンサと、
   前記ステアリングギヤボックスに設けられ、前記ステアリングギヤボックスのピニオン部を回転させる電動モータと、
   前記操舵トルクセンサで計測された前記操舵トルクに基づいて、前記電動モータの回転を制御する制御装置とを有し、
   前記ピニオン部を前記車両の車幅方向中央に位置するように配置したことを特徴とするステアリング装置。
3. ステアリングコラムとラック＆ピニオン式のステアリングギヤボックスを備えた車両のステアリング装置において、
   前記ステアリングコラムに設けられ、ハンドルを介して入力される操舵トルクを計測する操舵トルクセンサと、
   前記ステアリングギヤボックスに設けられ、前記ステアリングギヤボックスのピニオン部を回転させる電動モータと、
   前記操舵トルクセンサで計測された前記操舵トルクに基づいて、前記電動モータの回転を制御する制御装置とを有し、
   前記ピニオン部を前記ステアリングギヤボックスの中央に位置するように配置したことを特徴とするステアリング装置。
4. 前記操舵トルクセンサは、磁歪式トルクセンサであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のステアリング装置。
5. 回転する前記ピニオン部のピニオン軸を概ね鉛直方向に立てたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のステアリング装置。
6. 前記ステアリングコラムと前記ピニオン部を連結し、前記操舵トルクを前記ステアリングコラムから前記ピニオン部へ伝達するケーブルを有し、
   前記ケーブルは、前記ステアリングギヤボックスの長手方向にはわせたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のステアリング装置。
7. 前記電動モータは、１つであり、回転して転舵又は転舵のアシストを行うことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のステアリング装置。

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