JP2011111040A - 車両用転舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転舵軸の左右のストロークが規制され、ステアリングシャフトから転舵軸に至る機能部品に過荷重が作用した場合に、かかる状況を運転者に知らせること
【解決手段】転舵機構ＳＭ１に、ラックバー６０の軸方向に摺動可能な摺動リング部材８０を有するストローク可変機構ＳＶ１を設ける。摺動リング部材８０は、ラックエンド６１に対する摺動を許容可能に組付けられる。ストローク可変機構ＳＶ１は、ラックバー６０（摺動リング部材８０）に所定値未満の軸方向荷重が作用するとき摺動リング部材８０の摺動を規制してラックバー６０の左右の最大ストローク量を初期値（Ｓ２）に維持する。一方、ストローク可変機構ＳＶ１は、ラックバー６０（摺動リング部材８０）に所定値以上の軸方向荷重が作用するとき摺動リング部材８０の摺動を許容してラックバー６０の左右の少なくとも一方の最大ストローク量を初期値（Ｓ２）から変更（Ｓ１＋Ｓ２に増加）させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両用転舵装置に関し、特に、回動操舵可能なステアリングホイールを一体回転可能に支持するステアリングシャフトと、このステアリングシャフトと車輪を接続して車輪を転舵させる転舵機構とを備え、転舵機構がステアリングシャフトの回転に応じて左右にストローク可能な転舵軸と、この転舵軸をストローク可能に支持する支持部材とを備えた車両用転舵装置に関する。

この種の車両用転舵装置においては、転舵軸が両端に接続部材を有し、支持部材が各接続部材と係合可能な規制部を有している。そして、この種の車両用転舵装置では、接続部材と規制部との係合により、転舵軸の左右のストロークが規制され、ステアリングホイールの初期位置に対する転舵軸の左右の最大ストローク量が規定されていて、例えば、下記特許文献１に記載されている。

下記特許文献１に記載されている車両用転舵装置においては、接続部材に規制部（ラックハウジングの端面）と当接可能な緩衝部材（弾性部材）が組付けられている。このため、下記特許文献１に記載されている車両用転舵装置では、転舵軸が左右のストロークを規制されるとき、緩衝部材により転舵軸に作用する衝撃荷重を緩和することが可能である。

特開２００３−３１２４９１号公報

ところで、上記特許文献１に記載されている車両用転舵装置においては、例えば、ステアリングホイールから手を放した状態で車輪が縁石等に衝突し、転舵軸が速い速度で軸方向移動してストロークを規制されると、ステアリングホイールとステアリングシャフトとを含む操舵系から大きな（回転）慣性力が、転舵軸に伝達される。このとき、仮に転舵軸に所定値以上の軸方向荷重が作用する場合には、ステアリングシャフトから転舵軸に至る機能部品に保守・点検を必要とするような過荷重（悪影響）が作用したおそれがある（作用したことが想定される）。この場合に、上記特許文献１に記載されている車両用転舵装置では、かかる状況（転舵軸に所定値以上の軸方向荷重が作用した状況）を運転者に的確に知らせるような構成となっていない。

本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、回動操舵可能なステアリングホイールを一体回転可能に支持するステアリングシャフトと、このステアリングシャフトと車輪を接続して前記車輪を転舵させる転舵機構とを備え、前記転舵機構は、両端に接続部材を有し前記ステアリングシャフトの回転に応じて左右にストローク可能な転舵軸と、前記接続部材と係合可能な規制部を有し前記転舵軸をストローク可能に支持する支持部材とを備え、前記接続部材と前記規制部との係合により、前記転舵軸の左右のストロークが規制され前記ステアリングホイールの初期位置に対する前記転舵軸の左右の最大ストローク量が規定される車両用転舵装置において、前記転舵機構に、前記転舵軸の軸方向に摺動可能な摺動部材を有し、前記転舵軸に所定値未満の軸方向荷重が作用するとき前記摺動部材の摺動を規制して前記転舵軸の左右の前記最大ストローク量を初期値に維持し、前記転舵軸に所定値以上の軸方向荷重が作用するとき前記摺動部材の摺動を許容して前記転舵軸の左右の少なくとも一方の前記最大ストローク量を初期値から変更させるストローク可変機構を設けたことに特徴がある。

本発明における車両用転舵装置（請求項１に係る発明）においては、転舵軸の両端に設けた接続部材と支持部材の規制部との係合により、転舵軸の左右のストロークが規制され、ステアリングホイールの初期位置に対する転舵軸の左右の最大ストローク量（以下、転舵軸の最大ストローク量と省略する）が規定される。

ところで、転舵軸が左右のストロークを規制されるときにおいて、転舵軸に所定値未満の軸方向荷重が作用する場合には、ストローク可変機構が、摺動部材の摺動を規制して転舵軸の左右の最大ストローク量を初期値に維持する。このため、この場合には、運転者がその後に違和感を感じることなくステアリングホイールを回動操舵する。

一方、転舵軸が左右のストロークを規制されるときにおいて、例えば、ステアリングホイールから手を放した状態で車輪が縁石等に衝突し、転舵軸が速い速度で軸方向移動してストロークを規制されると、ステアリングホイールとステアリングシャフトとを含む操舵系から大きな（回転）慣性力が、転舵軸に伝達される。このとき、仮に転舵軸に所定値以上の軸方向荷重が作用する場合には、ストローク可変機構が、摺動部材の摺動を許容して転舵軸の左右の少なくとも一方の最大ストローク量を初期値から変更させる。

このため、この場合（転舵軸に所定値以上の軸方向荷重が作用する場合）には、ステアリングホイールの初期位置に対する左右の少なくとも一方の最大回動操舵角が、初期値から変更される。したがって、この最大回動操舵角の変更により、転舵軸に所定値以上の軸方向荷重が作用したこと（ステアリングシャフトから転舵軸に至る機能部品に保守・点検を必要とするような過荷重（悪影響）が作用したこと）を運転者に知らせることができ、運転者にディーラーでの保守・点検の必要性を促すことが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記摺動部材は、前記接続部材と前記規制部の間に配置されて前記接続部材または前記規制部に対する摺動を許容可能に組付けられたリング部材であって、前記接続部材または前記規制部に、前記リング部材から前記転舵軸の軸方向に所定量離間して配置されていて摺動を許容された前記リング部材の摺動量を所定量に規定するストッパ手段を設けることも可能である。

この場合には（請求項２に係る発明では）、転舵軸に所定値以上の軸方向荷重が作用したとき、リング部材が接続部材または規制部に対して摺動し、転舵軸がストロークする。これにより、転舵軸の左右一方の最大ストローク量が増加するとともに、ステアリングホイールの初期位置に対する左右一方の最大回動操舵角が増加する。したがって、このときには、ステアリングホイールのロックツーロック（ステアリングホイールの左右の最大回動操舵角の和）が初期設定値から増加することにより、運転者にディーラーでの保守・点検の必要性を促すことが可能である。

また、この場合には、転舵軸に所定値以上の軸方向荷重が作用したとき、摺動を許容されたリング部材（摺動部材）の摺動量が、ストッパ手段により所定量に規定される。このため、このときには、転舵軸の最大ストローク量の増加量（変更量）を所定量に規定することができ、車輪が必要以上に転舵されることを防止することが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記ステアリングホイールの初期位置に対する左右の回動操舵角を検出する検出手段と、この検出手段により検出された前記回動操舵角に基づいて、前記ステアリングホイールの初期位置に対する左右一方の最大回動操舵角が初期値から増加したか否かを判定する判定手段と、この判定手段により前記ステアリングホイールの左右一方の前記最大回動操舵角が初期値から増加したと判定されたとき、前記最大回動操舵角が初期値から増加したことを運転者に報知する報知手段を設けることも可能である。

この場合には（請求項３に係る発明では）、報知手段がステアリングホイールの左右一方の最大回動操舵角が初期値から増加したことを運転者に報知するため、転舵軸に所定値以上の軸方向荷重が作用したことを運転者に的確に知らせることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記転舵軸は、前記接続部材を両端に一体的に有する軸部材と、この軸部材と同軸的に延在する筒状に形成されて前記軸部材の中間部外周に対する摺動を許容可能に組付けられた前記摺動部材とを備え、前記摺動部材は、一側に前記ステアリングシャフトの回転により前記転舵軸の軸方向に駆動されるラックを有し、前記軸部材に、前記摺動部材の両端から前記転舵軸の軸方向に所定量離間して配置されていて摺動を許容された前記摺動部材の摺動を規制するストッパ手段を設けることも可能である。

この場合には（請求項４に係る発明では）、転舵軸が左右のストロークを規制されたときにおいて、転舵軸に所定値以上の軸方向荷重が作用したとき、摺動部材が軸部材に対して転舵軸の軸方向に摺動する。このとき、軸部材がストロークしないにも拘わらず、ステアリングシャフトが摺動部材の摺動に伴って回転する。したがって、このときには、ステアリングホイールのニュートラル位置（車輪が転舵されていないときのステアリングホイールの位置）がステアリングホイールの初期位置からずれて（言い換えると、転舵軸の左右一方の最大ストローク量が初期値から増加するとともに、転舵軸の左右他方の最大ストローク量が初期値から減少し）、運転者にディーラーでの保守・点検の必要性を容易に促すことが可能である。

また、この場合には、摺動を許容された摺動部材の摺動が、ストッパ手段により規制される。このため、ステアリングホイールのニュートラル位置がステアリングホイールの初期位置からずれた後でも、摺動部材と軸部材が、ストッパ手段により転舵軸の軸方向に一体的に移動することができ、ステアリングホイールの回動操舵を維持することが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記摺動部材は前記軸部材の中間部外周に圧入嵌合されていて、前記ストローク可変機構は、前記摺動部材の両端に配置されて前記軸部材に組付けられていて所定値未満の軸方向荷重が作用されるとき前記摺動部材の摺動を規制し前記所定値以上の軸方向荷重が作用されるとき前記摺動部材の摺動を許容する左右一対の環状部材を備えていることも可能である。

この場合には（請求項５に係る発明では）、摺動部材の摺動が許容されたとき、軸部材に圧入嵌合された摺動部材が摺動し、摺動部材に作用する衝撃荷重が吸収される。このため、摺動部材の摺動がストッパ手段により規制されるときの衝撃を緩和することができ、摺動部材およびストッパ手段の損傷を抑制することが可能である。また、この場合には、環状部材の形状、大きさ等を適宜変更することにより、摺動部材の摺動が許容されるときの軸方向荷重の値を容易に調整することが可能である。

なお、本発明の実施に際して、前記ステアリングシャフトに回転駆動力を伝達可能な電動モータを設けることも可能である。この場合には、転舵軸が左右のストロークを規制されるとき、電動モータの（回転）慣性力が、転舵軸に伝達される。このため、このときには、電動モータの慣性力により転舵軸に所定値以上の軸方向荷重が作用し易くなり、本発明における作用効果が顕著に得られる。

本発明における車両用転舵装置の第１実施形態を示した全体構成図である。 図１に示したラックバーが初期位置にあるときの転舵機構の左方部の縦断断面図である。 図２に示した摺動リング部材が段部と当接したときの作動説明図である。 図３に示したラックエンドが摺動リング部材に対して所定量摺動したときの作動説明図である。 第１実施形態の変形実施形態（摺動リング部材が段部に圧入嵌合されている場合）において、図２相当の断面図である。 図５に示したラックエンドが摺動リング部材と当接したときの作動説明図である。 図６に示した摺動リング部材が段部に対して所定量摺動したときの作動説明図である。 本発明における車両用転舵装置の第２実施形態を示した全体構成図である。 図８に示した転舵軸が初期位置にあるときの転舵機構の中間部および左方部の縦断断面図である。 図９に示したラックエンドがストッパ部材と当接したときの作動説明図である。 図１０に示した筒状部材が軸部材に対して所定量摺動したときの作動説明図である。

以下に、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４は、本発明による車両用転舵装置の第１実施形態を示している。この車両用転舵装置は、図１に示したように、回動操舵可能なステアリングホイールＳＷ１を一体回転可能に支持するステアリングシャフトＳＳ１と、ステアリングホイールＳＷ１の回動操舵に対して所定の補助力を付与するＥＰＳ（電動パワーステアリング）アクチュエータＡＣ１と、このステアリングシャフトＳＳ１と左右前輪（図示省略）を接続して左右前輪を転舵させる転舵機構ＳＭ１と、転舵機構ＳＭ１に設けられたストローク可変機構ＳＶ１とを備えている。

ステアリングシャフトＳＳ１は、ステアリングホイールＳＷ１を支持するステアリングメインシャフト１０と、このステアリングメインシャフト１０にアッパーユニバーサルジョイントＵＪ１を介して連結されているインターミディエイトシャフト２０と、このインターミディエイトシャフト２０にロアユニバーサルジョイントＬＪ１を介して連結されているエクステンションシャフト３０と、このエクステンションシャフト３０に連結具ＣＭ１を介して連結されているピニオンシャフト４０とを備えている。ステアリングメインシャフト１０、インターミディエイトシャフト２０、エクステンションシャフト３０およびピニオンシャフト４０（本発明におけるステアリングシャフト）は、一体回転可能である。

ＥＰＳアクチュエータＡＣ１は、図１に示したように、コラムアシスト形式の電動パワーステアリングアクチュエータであり、電動モータ５０と、ＥＰＳコンピュータ５１とを備えている。電動モータ５０は、ステアリングメインシャフト１０に回転駆動力を伝達するためのものであり、ＥＰＳコンピュータ５１から出力されるアシスト電流に応じて、回転駆動可能である。この電動モータ５０の出力軸は、減速機（図示省略）を介してステアリングメインシャフト１０のアウトプットシャフト（図示省略）に連結されている。ＥＰＳコンピュータ５１は、モータ回転角センサ、操舵トルクセンサおよび車速センサから出力される信号に基づいてアシスト電流を演算し、このアシスト電流を電動モータ５０に出力する。

転舵機構ＳＭ１は、図１に示したように、ステアリングシャフトＳＳ１の回転に応じて左右にストローク可能な転舵軸としてのラックバー６０と、このラックバー６０をストローク可能に支持する支持部材としてのハウジング７０と、ラックバー６０の両端にボールジョイントＢＪ１（図２参照）を介して連結されている左右一対のタイロッド７１Ｌ，７１Ｒとを備えている。なお、各タイロッド７１Ｌ，７１Ｒは、ナックル（図示省略）等を介して左右前輪に連結されている。

ラックバー６０は、一側にピニオンシャフト４０に形成されたピニオン（図示省略）に噛合するラック（図示省略）を有していて、ピニオンシャフト４０の回転に応じて左右（軸方向）にストロークする。このラックバー６０の両端には、接続部材としての左右一対のラックエンド６１が接続されている。ここで、左方のラックエンド６１と右方のラックエンド６１は実質的に同一であるため、左方のラックエンド６１を代表して説明する。

左方のラックエンド６１（以下、ラックエンド６１と省略する）は、図２に示したように、略ドーム状に形成された本体部６１ａと、ラックバー６０の両端に螺合しているネジ部６１ｂを有している。本体部６１ａは、円盤状の底部分６１ａ１と円筒状の周壁部分６１ａ２を有している。また、本体部６１ａは、頂上部分にタイロッド７１Ｌの球状頭部７１Ｌａを挿通するための挿通孔６１ａ３を有している。底部分６１ａ１および周壁部分６１ａ２の径は、ラックバー６０の径より、大きくなっている。なお、ボールジョイントＢＪ１は、ラックエンド６１の本体部６１ａとタイロッド７１Ｌの球状頭部７１Ｌａとボールシート７２等により構成されている。

ハウジング７０は、図１に示したように、筒状に形成されていて、ラックバー６０と同軸的に延在している。また、ハウジング７０は、両端部の内周にラックバー６０のストロークを規制する規制部としての段部７０ａ（図２参照）を有している。左方の段部７０ａと右方の段部７０ａは実質的に同一であるため、左方の段部７０ａを代表して説明する。左方の段部７０ａ（以下、段部７０ａと省略する）は、ラックバー６０の右方のストロークを規制するためのものであり、ラックエンド６１と係合可能である。

ストローク可変機構ＳＶ１は、左右のラックエンド６１の外周にそれぞれ設けられている。左方のストローク可変機構ＳＶ１と右方のストローク可変機構ＳＶ１は実質的に同一であるため、左方のストローク可変機構ＳＶ１を代表して説明する。左方のストローク可変機構ＳＶ１（以下、ストローク可変機構ＳＶ１と省略する）は、図２に示したように、ラックエンド６１の外周に対してラックバー６０の軸方向（以下、軸方向と省略する）に摺動可能に組付けられている摺動リング部材８０（摺動部材）と、ラックエンド６１の周壁部分６１ａ２の外周に固定されている固定リング部材８１とを有している。

摺動リング部材８０は、図２に示したように、円筒状に形成されていて、ラックエンド６１の底部分６１ａ１の外周に圧入嵌合されている。この摺動リング部材８０は、ハウジング７０の段部７０ａと当接可能である。摺動リング部材８０とハウジング７０の段部７０ａとの当接（ラックエンド６１と段部７０ａとの係合）により（図３参照）、ラックバー６０の右方のストロークが規制され、ラックバー６０の右方の最大ストローク量が規定される。この摺動リング部材８０は、所定値未満の軸方向荷重が作用されるときラックエンド６１に対する摺動が規制され、所定値以上の軸方向荷重が作用されるときラックエンド６１に対する摺動を許容される。

固定リング部材８１（ストッパ手段）は、図２に示したように、環状に形成されていて、摺動リング部材８０から軸方向に所定量Ｓ１（５ｍｍ）離間して配置されている。この固定リング部材８１は、ラックエンド６１の周壁部分６１ａ２に対して移動不能に固定されている。これにより、固定リング部材８１は、摺動リング部材８０のラックエンド６１に対する摺動を規制することができ（図４参照）、摺動リング部材８０の摺動量を所定量Ｓ１（５ｍｍ）に規定している。なお、所定量Ｓ１（５ｍｍ）は、図２および図３において、誇張して示されている。

この図２では、ステアリングホイールＳＷ１が初期位置（ステアリングホイールＳＷ１が回動操舵されていない位置）にある状態、および、ラックバー６０が初期位置（左右前輪が転舵されていないときのラックバー６０の位置）にある状態が示されている。そして、摺動リング部材８０とハウジング７０の段部７０ａの間の軸方向における距離は、Ｓ２（７５ｍｍ）に設定されている。このため、ステアリングホイールＳＷ１の初期位置に対するラックバー６０の左右の各最大ストローク量（以下、ラックバー６０の最大ストローク量と省略する）は、Ｓ２（７５ｍｍ）に設定されている。

また、ステアリングホイールＳＷ１の初期位置に対する左右の各最大回動操舵角は、５４０度に設定されている。このため、上述したラックバー６０の最大ストローク量とステアリングホイールＳＷ１の最大回動操舵角の関係により、ラックバー６０が５ｍｍストロークすると、ステアリングホイールＳＷ１が３６度回動操舵される（ステアリングホイールＳＷ１が３６度回動操舵されると、ラックバー６０が５ｍｍストロークする）。

ところで、この第１実施形態における車両用転舵装置は、図１に示したように、操舵角センサ９０と、電子制御装置９１と、警報装置９２とを備えている。操舵角センサ９０は、ステアリングホイールＳＷ１の初期位置に対する左右の回動操舵角を検出するためのものであり、検出した回動操舵角を表す信号を電子制御装置９１に出力する。この操舵角センサ９０は、ステアリングメインシャフト１０の上端部に設けられている。

電子制御装置９１は、操舵角センサ９０から出力された回動操舵角を表す信号に基づいて、ステアリングホイールＳＷ１の初期位置に対する左右いづれか一方の最大回動操舵角が５４０度（初期値）より大きい（増加した）か否かを判定する。具体的には、電子制御装置９１は、ステアリングホイールＳＷ１の初期位置に対する左右いづれか一方の最大回動操舵角が５４０度より大きい場合に、警報装置９２に通電する。一方、電子制御装置９１は、ステアリングホイールＳＷ１の初期位置に対する左右いづれか一方の最大回動操舵角が５４０度以下である場合に、警報装置９２に通電しない。

警報装置９２は、車室内のコンビネーションメーター（図示省略）に設けられていて、電子制御装置９１により通電されるとウォーニングランプを点灯する。なお、操舵角センサ９０が本発明における検出手段であり、電子制御装置９１が本発明における判定手段であり、警報装置９２が本発明における報知手段である。

上記のように構成した第１実施形態において、ラックバー６０の左右のストロークは、左右のラックエンド６１に組付けられた各摺動リング部材８０が、ハウジング７０の左右の段部７０ａに当接することにより、規制される。なお、左方の摺動リング部材８０が左方の段部７０ａに当接したときの作動および作用効果と、右方の摺動リング部材８０が右方の段部７０ａに当接したときの作動および作用効果は実質的に同一であるため、左方の摺動リング部材８０が左方の段部７０ａに当接したときの作動および作用効果について説明する。

摺動リング部材８０（左方の摺動リング部材８０）が段部７０ａ（左方の段部７０ａ）に当接したときにおいて、摺動リング部材８０に所定値未満の軸方向荷重が作用する場合（ラックバー６０に所定値未満の軸方向荷重が作用する場合）には、図３に示したように、摺動リング部材８０のラックエンド６１に対する摺動が規制される。このため、ラックバー６０の右方の最大ストローク量が初期値（７５ｍｍ）に維持され、ステアリングホイールＳＷ１の初期位置に対する左方の最大回動操舵角が初期値（５４０度）に維持される。したがって、この場合には、運転者がその後に違和感を感じることなくステアリングホイールＳＷ１を回動操舵する。なお、摺動リング部材８０に作用する軸方向荷重には、左右前輪から摺動リング部材８０に伝達される外力も含まれる。

一方、摺動リング部材８０が段部７０ａに当接したときにおいて、例えば、ステアリングホイールＳＷ１から手を放した状態で左右前輪が縁石等に衝突し、ラックバー６０が速い速度で軸方向移動して右方のストロークを規制されると、ステアリングホイールＳＷ１の大きな慣性力および電動モータ５０の大きな慣性力が、ステアリングホイールＳＷ１とステアリングシャフトＳＳ１を含む操舵系からラックバー６０（摺動リング部材８０）に伝達される。このとき、仮に摺動リング部材８０に所定値以上の軸方向荷重が作用する場合（ラックバー６０に所定値以上の軸方向荷重が作用する場合）には、図４に示したように、摺動リング部材８０のラックエンド６１に対する摺動が許容される。

このため、この場合（ラックバー６０に所定値以上の軸方向荷重が作用する場合）には、ラックバー６０の右方の最大ストローク量が初期値（７５ｍｍ）から増加（８０ｍｍへ増加）し、ステアリングホイールＳＷ１の初期位置に対する左方の最大回動操舵角が初期値（５４０度）から増加（５７６度へ増加）する。したがって、ステアリングホイールＳＷ１のロックツーロック（ステアリングホイールＳＷ１の左右の最大回動操舵角の和）が増加（初期値の１０８０度から１１１６度に増加）することにより、ラックバー６０に所定値以上の軸方向荷重が作用したこと（ステアリングシャフトＳＳ１からラックバー６０に至る機能部品に過荷重が作用したこと）を運転者に知らせることができ、運転者にディーラーでの保守・点検の必要性を促すことが可能である。

また、この第１実施形態においては、図４に示したように、摺動を許容された摺動リング部材８０の摺動量が、固定リング部材８１により所定量Ｓ１（５ｍｍ）に規定される。このため、このときには、ラックバー６０の右方の最大ストローク量の増加量を所定量Ｓ１（５ｍｍ）に規定することができ、左右前輪が必要以上に転舵されることを防止することが可能である。

また、この第１実施形態においては、操舵角センサ９０、電子制御装置９１および警報装置９２が設けられている。このため、上述したように、ステアリングホイールＳＷ１の初期位置に対する左方の最大回動操舵角が初期値（５４０度）から増加（５７６度へ増加）したとき、電子制御装置９１が警報装置９２に通電し、警報装置９２がウォーニングランプを点灯する。したがって、このときには、ラックバー６０に所定値以上の軸方向荷重が作用したことを運転者に的確に知らせることが可能である。

また、この第１実施形態においては、摺動リング部材８０がラックエンド６１の底部分６１ａ１の外周に圧入嵌合されているため、摺動リング部材８０のラックエンド６１に対する摺動により、摺動リング部材８０に作用する衝撃荷重が吸収される。このため、摺動リング部材８０と固定リング部材８１が当接するときの衝撃を緩和することができ、摺動リング部材８０と固定リング部材８１の損傷を抑制することが可能である。

上記のように構成した第１実施形態においては、ストローク可変機構ＳＶ１の摺動リング部材８０をラックエンド６１に対して所定量摺動可能に組付けて実施したが、図５〜図７に示した第１実施形態の変形実施形態のように、ストローク可変機構ＳＶ２の摺動リング部材１８０をハウジング１７０の段部１７０ａに対して所定量摺動可能に組付けて実施することも可能である。

摺動リング部材１８０は、図５に示したように、段部１７０ａの内孔１７０ａ１に圧入嵌合されていて、ラックエンド６１の底部分６１ａ１と当接可能である（図６参照）。この摺動リング部材１８０に所定値未満の軸方向荷重が作用されるとき、摺動リング部材１８０の内孔１７０ａ１に対する摺動が規制される。一方、摺動リング部材１８０に所定値以上の軸方向荷重が作用されるとき、摺動リング部材１８０の内孔１７０ａ１に対する摺動が許容される。摺動リング部材１８０の内孔１７０ａ１に対する摺動は、段部１７０ａの縦壁１７０ａ２（ストッパ手段）により、規制される（図７参照）。なお、ラックエンド６１の底部分６１ａ１および周壁部分６１ａ２の径は、段部１７０ａの内孔１７０ａ１の径より、僅かに小さくなっている。

摺動リング部材１８０と段部１７０ａの縦壁１７０ａ２の間の軸方向における距離は、図５に示したように、Ｓ１（５ｍｍ）に設定されている。また、ラックエンド６１と摺動リング部材１８０の間の軸方向における距離は、Ｓ２（７５ｍｍ）に設定されている。上記した変形実施形態の構成以外の構成は、上記した第１実施形態の構成と実質的に同一であるため、対応する部位に同一符合を付して、その説明を省略する。

上記のように構成した第１実施形態の変形実施形態においては、ラックバー６０の右方のストロークは、図６に示したように、ラックエンド６１が摺動リング部材１８０に当接することにより、規制される。このとき、摺動リング部材１８０に所定値以上の軸方向荷重が作用すると、図７に示したように、摺動リング部材１８０が内孔１７０ａ１に対して所定量Ｓ１（５ｍｍ）摺動する。このため、この変形実施形態においても、ラックバー６０の中立位置に対する右方の最大ストローク量が初期値（７５ｍｍ）から増加（８０ｍｍへ増加）して、上記した第１実施形態と実質的に同一の作用効果を得ることが可能である。

図８〜図１１は、本発明による車両用転舵装置の第２実施形態を示している。この車両用転舵装置は、図８に示したように、回動操舵可能なステアリングホイールＳＷ２を一体回転可能に支持するステアリングシャフトＳＳ２と、このステアリングシャフトＳＳ２と左右前輪（図示省略）を接続して左右前輪を転舵させる転舵機構ＳＭ２と、ステアリングホイールＳＷ２の回動操舵に対して所定の補助力を付与するＥＰＳ（電動パワーステアリング）アクチュエータＡＣ２と、転舵機構ＳＭ２に設けられたストローク可変機構ＳＶ３とを備えている。

ステアリングシャフトＳＳ２は、ステアリングホイールＳＷ２を支持するステアリングメインシャフト２１０と、このステアリングメインシャフト２１０にアッパーユニバーサルジョイントＵＪ２を介して連結されているインターミディエイトシャフト２２０と、このインターミディエイトシャフト２２０にロアユニバーサルジョイントＬＪ２を介して連結されているエクステンションシャフト２３０と、このエクステンションシャフト２３０に連結具ＣＭ２を介して連結されているピニオンシャフト２４０とを備えている。ステアリングメインシャフト２１０、インターミディエイトシャフト２２０、エクステンションシャフト２３０およびピニオンシャフト２４０（本発明におけるステアリングシャフト）は、一体回転可能である。

ＥＰＳアクチュエータＡＣ２は、図１に示したように、コラムアシスト形式の電動パワーステアリングアクチュエータであり、電動モータ２５０と、ＥＰＳコンピュータ２５１とを備えている。電動モータ２５０は、ステアリングメインシャフト２１０に回転駆動力を伝達するためのものであり、ＥＰＳコンピュータ２５１から出力されるアシスト電流に応じて、回転駆動可能である。この電動モータ２５０の出力軸は、減速機（図示省略）を介してステアリングメインシャフト２１０のアウトプットシャフト（図示省略）に連結されている。ＥＰＳコンピュータ２５１は、モータ回転角センサ、操舵トルクセンサおよび車速センサから出力される信号に基づいてアシスト電流を演算し、このアシスト電流を電動モータ２５０に出力する。

転舵機構ＳＭ２は、図８に示したように、ステアリングシャフトＳＳ２の回転に応じて左右にストローク可能な転舵軸（ラックバー）２６０と、この転舵軸２６０をストローク可能に支持する支持部材としてのハウジング２７０と、転舵軸２６０の両端にボールジョイントＢＪ２（図９参照）を介して連結されている左右一対のタイロッド２７１Ｌ，２７１Ｒとを備えている。なお、各タイロッド２７１Ｌ，２７１Ｒは、ナックル（図示省略）等を介して左右前輪に連結されている。

転舵軸２６０は、図９に示したように、ラックエンド２６１（接続部材）を両端に一体的に有する軸部材２６０ａと、この軸部材２６０ａの中間部外周に対する摺動を許容可能に組付けられた筒状部材２６０ｂ（摺動部材）とを備えている。この軸部材２６０ａには、第１Ｃリング２８１（環状部材）を組付けるための左右一対の第１環状溝２６０ａ１と、第２Ｃリング２８２（ストッパ手段）を組付けるための左右一対の第２環状溝２６０ａ２が形成されている。

筒状部材２６０ｂは、軸部材２６０ａと同軸的に延在する筒状に形成され、軸部材２６０ａの中間部外周に圧入嵌合されている。また、筒状部材２６０ｂは、一側にピニオンシャフト２４０に形成されたピニオン２４０ａと噛合するラック２６０ｂ１を有している。ラック２６０ｂ１は、ピニオンシャフト２４０の回転により転舵軸２６０の軸方向（以下、軸方向と省略する）に駆動される。

左方のラックエンド２６１と右方のラックエンド２６１は実質的に同一であるため、左方のラックエンド２６１を代表して説明する。左方のラックエンド２６１（以下、ラックエンド２６１と省略する）は、図９に示したように、有底筒状に形成された本体部２６１ａと、転舵軸２６０の両端に螺合しているネジ部２６１ｂを備えている。本体部２６１ａは、タイロッド２７１Ｌの球状頭部２７１Ｌａを挿通するための挿通孔２６１ａ１を有している。なお、ボールジョイントＢＪ２は、ラックエンド２６１の本体部２６１ａとタイロッド２７１Ｌの球状頭部２７１Ｌａとボールシート２７２等により構成されている。

ハウジング２７０は、図８に示したように、筒状に形成されていて、転舵軸２６０と同軸的に延在している。また、ハウジング２７０は、両端部の内周に段部２７０ａを（図９参照）有していて、各段部２７０ａに、規制部としてのエンドストッパ２７３が固定されている。左方のエンドストッパ２７３と右方のエンドストッパ２７３は実質的に同一であるため、左方のエンドストッパ２７３を代表して説明する。左方のエンドストッパ２７３（以下、エンドストッパ２７３と省略する）は、転舵軸２６０の右方のストロークを規制するためのものであり、ラックエンド２６１と係合（当接）可能である。このエンドストッパ２７３は、円環状に形成されていて、転舵軸２６０に貫通されている。なお、エンドストッパ２７３は、ゴム等の弾性部材で構成されていてもよい。

ストローク可変機構ＳＶ３は、転舵軸２６０の中間部に設けられていて、上述した転舵軸２６０の筒状部材２６０ｂと、左右一対の第１Ｃリング２８１と、左右一対の第２Ｃリング２８２とを備えている。各第１Ｃリング２８１は、筒状部材２６０ｂの両端に配置されて、軸部材２６０ａの第１環状溝２６０ａ１に縮径した状態（径が小さい状態）で組付けられている。各第１Ｃリング２８１は、所定値未満の軸方向荷重が作用されるとき、縮径した状態が維持され、筒状部材２６０ｂの軸部材２６０ａに対する摺動を規制する（図１０参照）。一方、各第１Ｃリング２８１は、所定値以上の荷重が作用されるとき、拡径し（径が大きくなり）、筒状部材２６０ｂの軸部材２６０ａに対する摺動を許容する（図１１参照）。

各第２Ｃリング２８２（ストッパ手段）は、各第１Ｃリング２８１から軸方向にＳ１（５ｍｍ）離間していて、軸部材２６０ａの第２環状溝２６０ａ２に対して移動不能に固定されている。これにより、第２Ｃリング２８２は、筒状部材２６０ｂの軸部材２６０ａに対する摺動を規制することができ（図１１参照）、筒状部材２６０ｂの摺動量を所定量Ｓ１（５ｍｍ）に規定している。なお、所定量Ｓ１（５ｍｍ）は、図９および図１０において、誇張して示されている。

図９では、ステアリングホイールＳＷ２が初期位置（ステアリングホイールＳＷ２が回動操舵されていない位置）にある状態、および、転舵軸２６０が初期位置（左右前輪が転舵されていないときの転舵軸２６０の位置）にある状態が示されている。そして、ラックエンド２６１とエンドストッパ２７３の間の軸方向における距離は、Ｓ２（７５ｍｍ）に設定されている。このため、ステアリングホイールＳＷ２の初期位置に対する転舵軸２６０の左右の各最大ストローク量（以下、転舵軸２６０の最大ストローク量と省略する）は、Ｓ２（７５ｍｍ）に設定されている。

また、ステアリングホイールＳＷ２の初期位置に対する左右の各最大回動操舵角は、５４０度に設定されている。このため、上述した転舵軸２６０の最大ストローク量とステアリングホイールＳＷ２の最大回動操舵角の関係により、転舵軸２６０（軸部材２６０ａ）が５ｍｍストロークすると、ステアリングホイールＳＷ２が３６度回動操舵される（ステアリングホイールＳＷ２が３６度回動操舵されると、転舵軸２６０が５ｍｍストロークする）。

上記のように構成した第２実施形態においては、転舵軸２６０の左右のストロークは、左右のラックエンド２６１が、左右のエンドストッパ２７３に当接することにより、規制される。このとき、ステアリングホイールＳＷ２の慣性力および電動モータ２５０の慣性力がステアリングホイールＳＷ２とステアリングシャフトＳＳ２を含む操舵系から筒状部材２６０ｂに伝達される。なお、左方のラックエンド２６１が左方のエンドストッパ２７３に当接したときの作動および作用効果と、右方のラックエンド２６１が右方のエンドストッパ２７３に当接したときの作動および作用効果は実質的に同一であるため、左方のラックエンド２６１が左方のエンドストッパ２７３に当接したときの作動および作用効果について説明する。

ラックエンド２６１（左方のラックエンド２６１）がエンドストッパ２７３（左方のエンドストッパ２７３）に当接したときにおいて、筒状部材２６０ｂから右方の第１Ｃリング２８１に所定値未満の軸方向荷重が作用する場合（転舵軸２６０に所定値未満の軸方向荷重が作用する場合）には、図１０に示したように、右方の第１Ｃリング２８１により筒状部材２６０ｂの軸部材２６０ａに対する摺動が規制される。このため、転舵軸２６０の右方の最大ストローク量が初期値（７５ｍｍ）に維持され、ステアリングホイールＳＷ２の初期位置に対する左方の最大回動操舵角が初期値（５４０度）に維持される。したがって、この場合には、運転者がその後に違和感を感じることなくステアリングホイールＳＷ２を回動操舵する。

一方、ラックエンド２６１がエンドストッパ２７３に当接したときにおいて、例えば、ステアリングホイールＳＷ２から手を放した状態で左右前輪が縁石等に衝突し、転舵軸２６０が速い速度で軸方向移動して右方のストロークを規制されると、ステアリングホイールＳＷ２の大きな慣性力および電動モータ２５０の大きな慣性力が、ステアリングホイールＳＷ２とステアリングシャフトＳＳ２を含む操舵系から筒状部材２６０ｂに伝達される。このとき、仮に筒状部材２６０ｂから右方の第１リング部材２８１に所定値以上の軸方向荷重が作用する場合（転舵軸２６０に所定値以上の軸方向荷重が作用する場合）には、図１１に示したように、筒状部材２６０ｂの軸部材２６０ａに対する摺動が許容される。

このため、この場合（転舵軸２６０に所定値以上の軸方向荷重が作用する場合）には、筒状部材２６０ｂが軸部材２６０ａに対して軸方向（右方）に５ｍｍ摺動する。これにより、軸部材２６０ａがストロークしないにも拘わらず、ステアリングシャフトＳＳ２が筒状部材２６０ｂの摺動に伴って回転し、ステアリングホイールＳＷ２が３６度左方に回動操舵される。したがって、このときには、ステアリングホイールＳＷ２のニュートラル位置（左右前輪が転舵されていないときのステアリングホイールＳＷ２の位置）がステアリングホイールＳＷ２の初期位置から（左方に３６度）ずれて（言い換えると、ステアリングホイールＳＷ２の初期位置に対する転舵軸２６０の右方の最大ストローク量が初期値から増加（７５ｍｍから８０ｍｍに増加）するとともに、ステアリングホイールＳＷ２の初期位置に対する転舵軸２６０の左方の最大ストローク量が初期値から減少（７５ｍｍから７０ｍｍに減少し）、運転者にディーラーでの保守・点検の必要性を容易に促すことが可能である。

また、この第２実施形態においては、図１１に示したように、摺動を許容された筒状部材２６０ｂの摺動が、第２Ｃリング２８２（ストッパ手段）により規制される。このため、ステアリングホイールＳＷ２のニュートラル位置がステアリングホイールＳＷ２の初期位置からずれた後でも、筒状部材２６０ｂと軸部材２６０ａが、軸方向に一体的に移動することができ、ステアリングホイールＳＷ２の回動操舵を維持することが可能である。

また、この第２実施形態においては、筒状部材２６０ｂが軸部材２６０ａに圧入嵌合されている。このため、筒状部材２６０ｂの摺動が許容されたとき、筒状部材２６０ｂの軸部材２６０ａに対する摺動により、筒状部材２６０ｂに作用する衝撃荷重を吸収することができる。したがって、筒状部材２６０ｂの摺動が第２Ｃリング２８２により規制されるときの衝撃を緩和することができ、筒状部材２６０ｂおよび第２Ｃリング２８２の損傷を抑制することが可能である。また、この第２実施形態においては、各第１Ｃリング２８１の形状、大きさ等を適宜変更することにより、筒状部材２６０ｂの摺動が許容されるときの軸方向荷重の値を容易に調整することが可能である。

上記した第１実施形態においては、ＥＰＳアクチュエータＡＣ１が、コラムアシスト形式の電動パワーステアリングアクチュエータであり、電動モータ５０がステアリングメインシャフト１０に回転駆動力を伝達するように構成して実施した。これに対して、ＥＰＳアクチュエータが、ラックアシスト形式の電動パワーステアリングアクチュエータであり、電動モータがラックバーに回転駆動力を伝達するように構成して実施することも可能である。

上記した第２実施形態においては、所定値以上の軸方向荷重が作用されるとき径が大きくなる第１Ｃリング２８１を用いて、筒状部材２６０ｂの摺動が許容されるように実施した。これに対して、所定値以上の軸方向荷重が作用されるときせん断（破断）されるせん断変形部材を用いて、筒状部材の摺動が許容されるように実施することも可能である。

また、上記した各実施形態においては、ＥＰＳアクチュエータＡＣ１，ＡＣ２が、コラムアシスト形式の電動パワーステアリングアクチュエータであり、電動モータ５０，２５０がステアリングメインシャフト１０，２１０に回転駆動力を伝達するように構成して実施した。これに対して、ＥＰＳアクチュエータが、ピニオンアシスト形式の電動パワーステアリングアクチュエータであり、電動モータがピニオンシャフトに回転駆動力を伝達するように構成して実施することも可能である。

また、上記した各実施形態においては、車両用転舵装置にＥＰＳアクチュエータＡＣ１，ＡＣ２（電動モータ５０，２５０）を設けて実施したが、車両用転舵装置にＥＰＳアクチュエータ（電動モータ）を設けないで実施することも可能である。

また、上記した各実施形態においては、ラックバー６０，転舵軸２６０の左右の各最大ストローク量をＳ２（７５ｍｍ）に設定し、摺動リング部材８０，筒状部材２６０ｂの摺動量をＳ１（５ｍｍ）に設定し、ステアリングホイールＳＷ１，ＳＷ２の左右の各最大回動操舵角を５４０度に設定して実施した。しかしながら、上記各最大ストローク量、上記摺動量、上記各最大回動操舵角の値は、上記した値に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

ＳＷ１…ステアリングホイール、ＳＳ１…ステアリングシャフト、ＡＣ１…ＥＰＳアクチュエータ、ＳＭ１…転舵機構、ＳＶ１…ストローク可変機構、１０…ステアリングメインシャフト、２０…インターミディエイトシャフト、３０…エクステンションシャフト、４０…ピニオンシャフト、５０…電動モータ、５１…ＥＰＳコンピュータ、６０…ラックバー、６１…ラックエンド、６１ａ…本体部、６１ａ１…底部分、６１ａ２…周壁部分、７０…ハウジング、７０ａ…段部、７１Ｌ，７１Ｒ…タイロッド、８０…摺動リング部材、８１…固定リング部材、９０…操舵角センサ、９１…電子制御装置、９２…警報装置、１７０…ハウジング、１７０ａ…段部、１７０ａ１…内孔、１７０ａ２…縦壁、ＳＶ２…ストローク可変機構、ＳＷ２…ステアリングホイール、ＳＳ２…ステアリングシャフト、ＡＣ２…ＥＰＳアクチュエータ、ＳＭ２…転舵機構、ＳＶ３…ストローク可変機構、２１０…ステアリングメインシャフト、２２０…インターミディエイトシャフト、２３０…エクステンションシャフト、２４０…ピニオンシャフト、２４０ａ…ピニオン、２５０…電動モータ、２５１…ＥＰＳコンピュータ、２６０…転舵軸、２６０ａ…軸部材、２６０ｂ…筒状部材、２６０ｂ１…ラック、２６１…ラックエンド、２６１ａ…本体部、２７０…ハウジング、２７０ａ…段部、２７１Ｌ，７１Ｒ…タイロッド、２７３…ストッパ部材、２８１…第１Ｃリング、２８２…第２Ｃリング

Claims (5)

1. 回動操舵可能なステアリングホイールを一体回転可能に支持するステアリングシャフトと、このステアリングシャフトと車輪を接続して前記車輪を転舵させる転舵機構とを備え、
   前記転舵機構は、両端に接続部材を有し前記ステアリングシャフトの回転に応じて左右にストローク可能な転舵軸と、前記接続部材と係合可能な規制部を有し前記転舵軸をストローク可能に支持する支持部材とを備え、
   前記接続部材と前記規制部との係合により、前記転舵軸の左右のストロークが規制され前記ステアリングホイールの初期位置に対する前記転舵軸の左右の最大ストローク量が規定される車両用転舵装置において、
   前記転舵機構には、前記転舵軸の軸方向に摺動可能な摺動部材を有し、前記転舵軸に所定値未満の軸方向荷重が作用するとき前記摺動部材の摺動を規制して前記転舵軸の左右の前記最大ストローク量を初期値に維持し、前記転舵軸に所定値以上の軸方向荷重が作用するとき前記摺動部材の摺動を許容して前記転舵軸の左右の少なくとも一方の前記最大ストローク量を初期値から変更させるストローク可変機構が設けられることを特徴とする車両用転舵装置。
2. 請求項１に記載された車両用転舵装置において、
   前記摺動部材は、前記接続部材と前記規制部の間に配置されて前記接続部材または前記規制部に対する摺動を許容可能に組付けたリング部材であって、
   前記接続部材または前記規制部に、前記リング部材から前記転舵軸の軸方向に所定量離間して配置されていて摺動を許容された前記リング部材の摺動量を所定量に規定するストッパ手段が設けられることを特徴とする車両用転舵装置。
3. 請求項２に記載された車両用転舵装置において、
   前記ステアリングホイールの初期位置に対する左右の回動操舵角を検出する検出手段と、
   この検出手段により検出された前記回動操舵角に基づいて、前記ステアリングホイールの初期位置に対する左右一方の最大回動操舵角が初期値から増加したか否かを判定する判定手段と、
   この判定手段により前記ステアリングホイールの左右一方の前記最大回動操舵角が初期値から増加したと判定されたとき、前記最大回動操舵角が初期値から増加したことを運転者に報知する報知手段を設けたことを特徴とする車両用転舵装置。
4. 請求項１に記載された車両用転舵装置において、
   前記転舵軸は、前記接続部材を両端に一体的に有する軸部材と、この軸部材と同軸的に延在する筒状に形成されて前記軸部材の中間部外周に対する摺動を許容可能に組付けられた前記摺動部材とを備え、
   前記摺動部材は、一側に前記ステアリングシャフトの回転により前記転舵軸の軸方向に駆動されるラックを有し、
   前記軸部材に、前記摺動部材の両端から前記転舵軸の軸方向に所定量離間して配置されていて摺動を許容された前記摺動部材の摺動を規制するストッパ手段が設けられることを特徴とする車両用転舵装置。
5. 請求項４に記載された車両用転舵装置において、
   前記摺動部材は前記軸部材の中間部外周に圧入嵌合されていて、
   前記ストローク可変機構は、前記摺動部材の両端に配置されて前記軸部材に組付けられていて所定値未満の軸方向荷重が作用されるとき前記摺動部材の摺動を規制し前記所定値以上の軸方向荷重が作用されるとき前記摺動部材の摺動を許容する左右一対の環状部材を有していることを特徴とする車両用転舵装置。

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