JP4239946B2 - 車両用ステアリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、ステアリング操作を禁止するためのステアリングロック装置に特徴を有する車両ステアリングシステムに関する。

車両用ステアリングシステムには、イグニッションキーを抜出した場合等において、ステアリング操作を禁止するためのステアリングロック装置が装備されている。そのステアリングロック装置は、一般的には、ステアリングコラムの運転者側の部分、つまり、イグニッションスイッチが設けられる部分の近傍に設けられる。ステアリングホイールへの運転者の二次衝突の衝撃を吸収するための衝撃吸収装置のストロークを大きくするという観点、インストゥルメントパネルの構造，意匠面からの要求に応えるという観点等から、パワーステアリングシステムの場合においてアシストモータからステアリングシャフトへのアシスト駆動力の伝達経路にステアリングロック装置を配置することが検討されている。そのような、車両用ステアリングシステムとして、例えば、下記特許文献に記載されたシステムが存在する。
特開２００３−３２７０８２号公報 特開２００３−２０５８２４号公報 特開２００１−２１９８１６号公報 特開２００３−２５２１７５号公報 特開２００４−２１６９５９号公報

上記特許文献に記載のステアリングシステムは、いずれもパワーステアリングシステムに関するものであり、いずれも、アシストモータからステアリングシャフトへの伝達経路に存在する伝達機構に、詳しく言えば、互いに噛合するウォームとウォームホイールとを含んで構成された伝達機構に、ステアリングロック装置が設けられている。さらに詳しく言えば、それらのステアリングロック装置は、ピン，キー，バー等を、ウォームの軸部にあるいはウォームホイールの歯が形成されていない部分に側面から係合させることでステアリング操作を禁止する構造のものとされている。そのような構造のものである場合、例えば、ウォーム軸あるいはウォームホイールに、ピン等を係合させる部分として、穴，溝，突起等を設ける必要があり、煩雑な加工を強いられるといった問題を抱える。また、ウォーム軸に係合させる構造の場合、ウォーム軸が比較的細くされていることから、係合させるピン等を小さくしなければならず、ステアリングロック装置の機械的強度が不足するといった問題を抱える。つまり、上記伝達機構にステアリングロック装置を設けた従来のステアリングシステムは、上述したような種々の問題を抱えており、ステアリングシステムの実用性を向上させるための種々の改善を行う余地が残されているのである。本発明は、そのような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に、本発明のステアリングシステムは、モータの駆動力をステアリングシャフトに伝達する駆動力伝達機構を構成するギヤの歯に係合体を係合させるステアリングロック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では、上記ギヤの歯に係合させるような構造のステアリングロック装置を備えるため、ギヤに穴，溝，突起等を設ける必要がないため、ギヤ等に煩雑な加工を施す必要がない。また、ギヤの歯に係合させるため、ステアリングロック装置の機械的強度を高くすることが可能である。本発明のステアリングシステムは、そのような利点を有することで、実用的なステアリングシステムとなる。

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（５）項の各々が、請求項１ないし請求項５の各々に相当する。

（１）ステアリングシャフトと、
モータと、
そのモータに連結された第１ギヤと、その第１ギヤと噛合するとともに前記ステアリングシャフトに連結された第２ギヤとを備え、前記モータの駆動力を前記ステアリングシャフトに伝達する駆動力伝達機構と
ステアリング操作を禁止するためのステアリングロック装置と
を含んで構成されたステアリングシステムであって、
前記ステアリングロック装置が、係合体と、その係合体を前記第１ギヤと前記第２ギヤとの一方の歯に係合させる係合機構とを備えたことを特徴とする車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、平たく言えば、モータの駆動力をステアリングシャフトに伝達する駆動力伝達機構を構成するギヤの歯に係合体を係合させるステアリングロック装置を備えたことを特徴とする態様である。ギヤの歯に係合体を係合させる構造とされているため、ギヤを特別な構成のものとする必要がない。詳しく言えば、係合体が係合する部分としての穴，溝，突起等をギヤに設ける必要がない。そのため、本項の態様のステアリングシステムは、ステアリングロック装置，駆動力伝達機構の構成の簡略化が可能とされ、また、それらの製造の容易化が可能とされるといった利点を有する。また、係合体をギヤの歯に係合させるため、ギヤの比較的径の大きな部分でそのギヤの回転を禁止することが可能となるため、比較的小さな力でステアリング操作を禁止する（以下、「ステアリングロックさせる」という場合がある）ことが可能であるという利点を有する。また、ギヤとの係合であるため、比較的しっかりとステアリングロックさせることが可能となる。さらに、先に説明した従来技術において比較的細いウォームの軸部と係合させる場合等と比較すれば、係合体の強度を高くすることが容易であり、ステアリングロック装置の強度を向上させることが可能であるという利点をも有することになる。そのような種々の利点を有することで、本項に記載の態様によれば、実用性に優れたステアリングシステムが実現することになる。

本項に記載の態様は、ステアリングホイール等の操作部材に加えられる操舵操作力をモータの駆動力によってアシストするシステム、いわゆる、パワーステアリングシステムに適用することが可能である。また、パワーステアリングシステムのみならず、いわゆるステアバイワイヤシステム、つまり、操作部材に加えられた操舵操作力によらず、転舵装置が備える駆動源を電気的に制御することで操作部材の操作に応じた車輪の転舵を可能とするシステムにも適用可能である。このステアバイワイヤシステムでは、操作部材に対して操作反力を付与するための反力モータを備えるものも検討されており、その反力モータの駆動力を操作反力としてステアリングシャフトに伝達する機構において、上記ステアリングロック装置を備えるように構成することが可能である。

本項の態様において、「駆動力伝達機構」が備える「第１ギヤ」と「第２ギヤ」との組合せは特に限定されるものではない。例えば、ウォームとウォームホイールの組合せを始めとして，平歯車どうしの組合わせ，かさ歯車どうしの組合わせ，ラックとピニオンとの組合せ等、種々の組合せを採用することが可能である。また、「係合体」は、いわゆるストッパとして機能するものであればよく、その形状，構造等は特に限定されない。例えば、係合体と係合するギヤの歯の形状に応じて適切な形状の係合部を有するものであればよい。さらに、「係合機構」も特に限定されるものではなく、例えば、ソレノイド等を始めとして、種々のアクチュエータを含んで構成されるものであればよく、また、そのアクチュエータによって、例えば、ステアリングロックさせる場合に、係合体をそれが係合するギヤの歯に接近させる構造等、種々の構造のものを採用することが可能である。なお、「ステアリングシャフト」は、ステアリングホイールを直接保持する部材に限定されるものではなく、ステアリングホイールと転舵装置との間に配設される複数の部材およびそれらの組み合わせによって構成されるものであってもよい。例えば、複数のシャフトがジョイントによって連結されたような構造のものであってもよいのである。

（２）前記係合体が、前記第１ギヤと第２ギヤとの一方の歯と噛合可能な係合歯を有し、前記係合機構が、前記係合体を前記係合歯において前記第１ギヤと第２ギヤとの一方の歯と係合させる構造とされた(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、平たく言えば、係合体が、それが係合するギヤの歯と噛合する歯を有する態様である。ギヤの歯と噛合する係合歯を係合させれば、係合体とそれが係合するギヤとをしっかりと係合させることができ、比較的強固にステアリングロックさせることが可能である。よりしっかりと係合させることを目的とすれば、係合歯は、ギヤの複数の歯と噛合させるべく、複数の歯を有するものであることが望ましい。

（３）前記ステアリングロック装置が、前記係合体が第１ギヤと係合する構造とされた(1)項または(2)項に記載の車両用ステアリングシステム。

一般に、駆動力伝達機構は、減速機構とされるため、それのギヤ比を考慮すれば、係合体を第１ギヤと係合させる場合には、第２ギヤと係合させる場合に比較して、小さな力でステアリングロックさせることが可能となる。したがって、本項の態様によれば、自身が有するアクチュエータの小型化等により、ステアリングロック装置の小型化が可能となる。

（４）前記第１ギヤがウォームであり、前記第２ギヤがウォームホイールである(1)項ないし(3)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

ウォームとウォームホイールとの組合せを採用すれば、比較的大きな減速比の駆動力伝達機構が構成されることになる。ステアリングシステムの駆動力伝達機構としてウォームとウォームホイールとの組合せを採用する場合、一般的に、ウォームが第１ギヤとされるため、上記ステアリングロック装置の小型化等を考慮すれば、ウォームに係合体を係合させる態様とすることが望ましい。また、駆動力伝達機構の静粛性等を考慮して、ウォームを金属製とし、ウォームホイールに樹脂の歯を採用することも多く、そのような場合においても、ギヤの歯の強度の高いウォームに係合体を係合させることが望ましいのである。

（５）前記ウォームが、歯の形成された部分のうちの前記ウォームホイールの歯と噛合しない部分である非噛合部を有し、前記係合機構が、前記係合体を前記非噛合部と係合させる構造とされた(4)項に記載の車両用ステアリングシステム。

ウォームとウォームホイールとの組合せを採用する場合において、ウォームの上記非噛合部において係合体と係合するように構成すれば、例えば、ウォームと係合体との繰り返される係合によりウォームの歯が傷付く，あるいは部分的に変形するような場合であっても、そのウォームの傷，変形等が、ウォームとウォームホイールとの円滑な噛合に影響を及ぼすことがなく、本項に記載の態様によれば、駆動力伝達機構による駆動力の伝達を、円滑な状態に維持することが可能となる。本項の態様は、先に説明したように、ウォームホイールが樹脂製の歯を有するものである場合に、特に有効となる。ウォームの歯に上記非噛合部を設けるには、例えば、ウォームの軸方向の長さを若干大きくするだけでよく、本項の態様では、特別な手段を要さずに非噛合部を設けることが可能である。

以下、本発明のいくつか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、本発明の一実施例たる車両用ステアリングシステム１０を示し、図２に、そのシステム１０を構成するところの、ステアリングホイール１２を保持するステアリングコラム１４を示す。本システム１０の全体的な構成は、一般によく知られたものであるため、ここでは簡単に説明する。本システム１０は、運転者により操作されるステアリングホイール１２と、その操作操舵力を伝達するステアリングシャフト１６と、ステアリングシャフト１６の回転運動を軸方向運動に変換して車輪に伝達する転舵装置１８とを含んで構成されている。

ステアリングシャフト１６は、一方の端部においてステアリングホイール１２を保持するメインシャフト２０を有している。メインシャフト２０は、ステアリングチューブ２２に回転可能に保持され、そのステアリングチューブ２２は、ブラケット２４によって図示を省略する車体側の支持部に取り付けられる。メインシャフト２０は、図２に示すように、アッパシャフト３０と、アッパシャフト３０と相対回転不能に嵌め合わされたロワシャフト３２と、トーションバー３４と、トーションバー３４によってロワシャフト３２に相対回転可能に連結された出力シャフト３６とを備える。出力シャフト３６はユニバーサルジョイント３８を介してインタミディエイトシャフト４０に接続されている。インタミディエイトシャフト４０は別のユニバーサルジョイント４２を介して転舵装置１８の入力軸４４に接続されている。アッパシャフト３０から入力軸４４までの複数の部材が共同してステアリングシャフト１６を構成している。転舵装置１４は、いわゆるラックアンドピニオン機構を備え、入力軸４４の回転運動が水平に延びる転舵ロッド４６の軸方向運動に変換することで車輪を転舵する構造とされている。

ステアリングチューブ２２は、２つの部材であるアッパチューブ５０とロワチューブ５２とが相対回転不能に嵌合されて構成されている。ロワチューブ５２のアッパチューブ５０とは反対側の端部には、ハウジング６０が固定されており、そのハウジング６０は駆動源としての電動モータ６２を支持するとともに、自身の内部に駆動力伝達機構６４を収容している。メインシャフト２０，ステアリングチューブ２２，電動モータ６２，駆動力伝達機構６４等が共同してステアリングコラム１４を構成している。

図３に示すように、駆動力伝達機構６４は、電動モータ６２により回転させられる第１ギヤたるウォーム８０と、そのウォーム８０に噛み合わせられてメインシャフト２０に駆動力を伝達する第２ギヤたるウォームホイール８２とを備える。それらウォーム８０およびウォームホイール８２は、それぞれが、ハウジング６０に回転可能に保持されている。ウォーム８０は、それの外周にウォームホイール８２と噛み合う歯部８４が形成されているが、この歯部８４は比較的長く形成され、ウォームホイール８２に噛み合わせられて回転を伝達する噛合部８６と、噛合部８６の両端部においてウォームホイール８２とは噛み合わない非噛合部８８とを有する。ウォームホイール８２は、金属製のインナディスク９０の外周に、樹脂製のアウタリング９２が固着されて構成されている。インナディスク９０はウォームホイール８２の支持部として機能している。そのインナディスク９０を貫通して軸穴が形成され、その軸穴に上述の出力シャフト３６が相対回転不能に嵌合されている。一方、アウタリング９２の外周には、ウォーム８０と噛み合う歯が形成されており、アウタリング９２が環状歯部として機能するようにされている。

ハウジング６０内には、さらに、ステアリングロック装置１００が配設されている。図４をも参照しつつ、ステアリングロック装置１００について説明すれば、そのステアリングロック装置１００は、上記ウォーム８０の歯部８４に係合可能な歯が形成された係合体としての有歯ブロック１０２と、その有歯ブロック１０２をウォーム８０に係合させる係合機構１０４とを備える。

係合機構１０４は、駆動源たる電磁式ソレノイド１０６（以下、単にソレノイドと称する場合がある）と、ソレノイド１０６のロッドに固定的に保持された押下部材１０８とを備えている。ソレノイド１０６はイグニッションキーの挿入・抜出の切り換えに対応して励磁状態と非励磁状態とに切り換えられる。押下部材１０８は、ハウジング６０に形成された収容室１１０内に摺動可能に収容されており、ソレノイド１０６によってウォーム８９の軸線に平行な方向に移動させられる。また、押下部材１０８は、概して楔形状をなしており、有歯ブロック１０２と対向する側には、先端側ほど有歯ブロック１０２から離間する傾斜面１１２が形成されている。

有歯ブロック１０２は、概して直方体形状に形成され、それのウォーム８０に対向する部分には、ウォーム８０に係合可能な係合歯が形成されている。有歯ブロック１０２は、それを摺動可能に保持する保持穴１１４内に配設されている。保持穴１１４は、収容室１１０に開口するとともに、ウォーム８０の非噛合部８８に対向する位置においてウォーム８０が配設されている空間に開口している。有歯ブロック１０２の両側には、引張コイルスプリング１１６がそれぞれ配設されている。それら引張コイルスプリング１１６は、一方の端部がハウジング６０に係止されるとともに他方の端部が有歯ブロック１０２に係止されており、有歯ブロック１０２をウォーム８０から離間する向きに付勢するものとされている。なお、有歯ブロック１０２の押下部材１０８と接するコーナは曲面形状とされており（コーナＲが形成されている）、有歯ブロック１０２と押下部材１０８との円滑な相対移動が担保されている。

イグニッションキーが挿入された状態である場合には、上述したソレノイド１０６が励磁状態となるが、このソレノイド１０６は励磁状態においてロッドが本体内に引き込まれるようにされている。そのことにより、押下部材１０８が有歯ブロック１０２に係合しない位置に定置させられる。有歯ブロック１０２はスプリング１１６の付勢力によりウォーム８０から離間させられるので、ウォーム８０は、回転することを許容される。イグニッションキーがＯＮ状態である間は、ステアリング操作を許容する状態が維持されるのである。

それに対して、イグニッションキーが抜出された場合には、ソレノイド１０６が非励磁状態となり、ロッドが突出させられて押下部材１０８が有歯ブロック１０２をウォーム８０に向かって押し下げながら収容穴１１０内を前進させられる。そのことにより、図５に示すように、有歯ブロック１０２は、スプリング１１６の付勢力に抗してウォーム８０に接近する向きに移動させられてウォーム８０に係合させられ、ウォーム８０の回転を阻止する。イグニッションキーが抜出されれば、ステアリングロックされた状態が維持されるのである。

上記実施例においては、ウォーム８０に有歯ブロック１０２を係合させてステアリング操作を禁止するようにされていたが、ウォームホイール８２の回転を阻止することによりステアリング操作を禁止するようにしてもよい。具体的には図６に示すように、ウォームホイール８２のウォーム８０と噛み合う位相位置とは異なる位相位置において、ステアリングロック装置１２０を配設することによって、ステアリング操作を禁止することが可能である。このステアリングロック装置１２０は、ウォームホイール８２の歯と係合可能な歯が形成された有歯ブロック１２２を備え、係合機構１０４により有歯ブロック１２２がウォームホイール８２と係合可能とされている。なお、この態様においても、例えば、ウォームホイールの歯の部分をウォームと噛み合わせられる部分よりも厚く形成することで、ウォームと噛み合わない非噛合部を設け、その非噛合部において有歯ブロック１２２と噛み合わせるような構造とすることができる。

本発明の一実施例であるステアリングシステムを概念的に示す図である。 上記ステアリングシステムを構成するステアリングコラムを示す一部断面図である。 上記ステアリングシステムの駆動力伝達機構およびステアリングロック装置を示す断面図である。 上記ステアリングロック装置を示すウォームに直角な面での部分断面図である。 上記ステアリングロック装置のステアリングロック状態を示す部分断面図である。 本発明の別の実施例であるステアリングシステムの駆動力伝達機構とステアリングロック装置を示す断面図である。

符号の説明

１０：車両用ステアリングシステム １２：ステアリングホイール １４：ステアリングコラム １６：ステアリングシャフト １８：転舵装置 ２０：メインシャフト ６２：電動モータ ６４：駆動力伝達機構 ８０：ウォーム（第１ギヤ） ８２：ウォームホイール（第２ギヤ） ８４：歯部 ８６：噛合部 ８８：非噛合部 １００：ステアリングロック装置 １０２：有歯ブロック（係合体） １０４：係合機構 １０６：電磁式ソレノイド １０８：押下部材 １２０：ステアリングロック装置 １２２：有歯ブロック（係合体）

Claims (5)

1. ステアリングシャフトと、
   モータと、
   そのモータに連結された第１ギヤと、その第１ギヤと噛合するとともに前記ステアリングシャフトに連結された第２ギヤとを備え、前記モータの駆動力を前記ステアリングシャフトに伝達する駆動力伝達機構と
   ステアリング操作を禁止するためのステアリングロック装置と
   を含んで構成されたステアリングシステムであって、
   前記ステアリングロック装置が、係合体と、その係合体を前記第１ギヤと前記第２ギヤとの一方の歯に係合させる係合機構とを備えたことを特徴とする車両用ステアリングシステム。
2. 前記係合体が、前記第１ギヤと第２ギヤとの一方の歯と噛合可能な係合歯を有し、前記係合機構が、前記係合体を前記係合歯において前記第１ギヤと第２ギヤとの一方の歯と係合させる構造とされた請求項１に記載の車両用ステアリングシステム。
3. 前記ステアリングロック装置が、前記係合体が第１ギヤと係合する構造とされた請求項１または請求項２に記載の車両用ステアリングシステム。
4. 前記第１ギヤがウォームであり、前記第２ギヤがウォームホイールである請求項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. 前記ウォームが、歯の形成された部分のうちの前記ウォームホイールの歯と噛合しない部分である非噛合部を有し、前記係合機構が、前記係合体を前記非噛合部と係合させる構造とされた請求項４に記載の車両用ステアリングシステム。
   

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