JP4293248B2

JP4293248B2 - 車両用ステアリングシステム

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Publication number: JP4293248B2
Application number: JP2007052343A
Authority: JP
Inventors: 謙二今村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2027-03-02
Also published as: WO2008107757A3; DE602008004211D1; US8024090B2; ATE493317T1; CN101541617B; CN101541617A; JP2008213615A; EP2114750A2; WO2008107757A2; US20100168962A1; EP2114750B1

Description

本発明は、車両に装備されるステアリングシステム、詳しくは、車輪を転舵する際に回転操作されるステアリング操作部材を備えたステアリングシステムに関する。

近年では、下記特許文献に記載されているような車両用ステアリングシステム、具体的にいえば、自身の形状を変化させることが可能なステアリング操作部材を備えたシステムが検討されている。
特開平１１−３４２８１９号公報特開２００４−３３８４４８号公報特開２００３−１１８５８６号公報特開２００５−３２９８６４号公報

上記特許文献に記載の車両用ステアリングシステムの備えるステアリング操作部材は、例えば、様々な状況に応じて、自身の形状を変化させることが可能とされている。ところが、このようなステアリング操作部材を備えたシステムは、未だ開発途上であり、改良の余地を多分に残すものとなっている。そのため、種々の改良を施すことによって、そのシステムの実用性が向上すると考えられる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い車両用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、本発明の車両用ステアリングシステムは、操舵操作において運転者に把持されることが予定されている把持予定位置と、その把持予定位置から退避して運転者に把持されることが予定されていない位置である退避位置との間で位置変更可能な補助把持部を有するステアリング操作部材と、その補助把持部を位置変更させる補助把持部位置変更装置と、エアバッグ装置とを備えたシステムであって、エアバッグ展開時において補助把持部が退避位置に位置している場合に補助把持部を把持予定位置に位置変更させるように構成される。

上記補助把持部を有するステアリング操作部材を備えるステアリングシステムにおいて、エアバッグ展開時に補助把持部が退避位置に位置しているような場合には、エアバッグ装置の有する衝撃緩和能力を充分に発揮することができない虞がある。したがって、本発明のステアリングシステムによれば、エアバッグ展開時において、例えば、補助把持部によって、エアバッグ装置の衝撃緩和能力を充分に発揮することが可能なシステムが実現されることになる。

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、下記（１０）項ないし（１４）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）ステアリングリムと、
そのステアリングリムの一部分の他の部分に対する動作を許容することで、そのステアリングリムの形状の変化を、円環状の第１形状と、円環の一部が欠損した若しくは凹んだ形状である第２形状との間で許容するリム形状変化許容機構と
を有するステアリングホイールを備えた車両用ステアリングシステム。

従来のステアリングシステムの備えるステアリング操作部材（以下、単に「操作部材」と略す場合がある）は、円環状のステアリングリム（以下、「リム」と略す場合がある）を有するステアリングホイールとされていることが多い。近年においては、メータ類の視認性，運転者の乗降等に配慮して、リムの形状が円環の一部を欠損した、若しくは、凹んだ形状とされた操作部材が検討されている。ただし、リムの形状が円環状を変形させた形状とされると、操作部材の回転操作時において、操作し難くなる場合があると考えられる。したがって、本項の態様のように、ステアリングリムの形状を、円環状と、円環の一部が欠損した若しくは凹んだ形状との間で変更することができれば、例えば、ステアリングシステムの利便性を向上させることが可能となる。

本項の態様は、いわゆるステアバイワイヤ型のステアリングシステム、つまり、車輪を転舵する転舵装置と操作部材とが機械的に連結されておらず、操作部材へ加えられる力に頼ることなく、転舵装置が有する駆動源の力によって、操作部材の操作に応じた車輪の転舵を実現するシステムに好適であり、また、いわゆるＶＧＲＳ（variable gear ratio steering）システム、つまり、操作部材と転舵装置との間に所定のアクチュエータを設けて、そのアクチュエータの動作によって、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なシステムに、好適である。それらのシステムでは、操作部材の操作範囲が比較的小さくても比較的大きな車輪の転舵が可能であるため、操作部材の操作範囲が比較的小さくされている。このため、操作部材のリムを、メータ類の視認性，運転者の乗降等に配慮して第２形状としても、操作部材の回転操作にさほど支障はないと考えられる。しかし、それらのシステムでは、転舵装置の駆動源の失陥時等においては、操作部材に加えられる力によって車輪を転舵する必要から、操作部材の操作範囲が比較的大きくされる。このため、比較的大きな車輪の転舵が必要とされる際には、リムが第２形状とされている場合には、操作部材の回転操作に支障が生じる虞がある。本項の態様によれば、例えば、それらのシステムの失陥時における操作部材の操作範囲の拡大に対処することが可能である。

本項に記載の「円」という概念は、真円，楕円だけではなく、円とみなせる形、例えば、多角形の角の部分が丸められ、辺の部分が円弧状とされた形等をも含む概念である。本項に記載の「ステアリングリムの一部分」は、他の部分に対して、運転者によって動かされてもよく、後に説明するように、駆動源を備えた装置等によって動かされてもよい。また、本項に記載の態様は、第２形状が円環の一部でも欠損した若しくは凹んだ形状であればよい態様であり、第２形状が円環の複数の部分が欠損した若しくは凹んだ形状である態様を除くものではない。

（２）前記第２形状が、円環の一部が凹んだ形状である(1)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項の態様は、第２形状を限定した態様であり、本項の態様においては、リムが第２形状とされる場合に、例えば、上記リムの一部分と他の部分とが連結された状態とすることが可能となり、リムの強度を高くすることが可能となる。本項に記載の「円環の一部が凹んだ形状」は、円環の一部分が円弧状に凹んだ形状であってもよく、円環の一部が円弧ではなく直線とされた形状であってもよい。

（３）前記リム形状変化許容機構が、前記ステアリングリムの一部分をそれの両端において前記他の部分によって保持させつつ、前記ステアリングリムの一部分のそれの両端を結ぶ軸線まわりの回転動作を許容する機構である(2)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項の態様は、リム形状変化許容機構によるリムの一部分の他の部分に対する動作を限定した態様である。本項の態様においては、リムの一部分をそれの両端を結ぶ軸線まわりに、他の部分に対して回転させるだけで、リムの形状を第１形状と第２形状との間で変更させることが可能である。このため、本項の態様によれば、例えば、リムの形状を円環状と円環の一部が凹んだ形状との間で変更するための構造を簡単なものとすることが可能となる。

（４）前記ステアリングリムの一部分が、前記ステアリングホイールが中立操作位置にある場合における上方の部分と下方の部分との一方である(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。

本項の態様は、上記リムの一部分を限定した態様である。本項に記載の「中立操作位置」は、車両が直進している状態における車輪の転舵位置に対応するステアリングホイールの回転位置を意味している。ステアリングホイールがこのような位置にある場合には、リムの形状が円環状であれば、リムの上方の部分は、運転者がメータ類を視認する際に妨げとなる場合があり、一方、リムの下方の部分は、運転者が乗降する際に妨げとなる場合がある。このことから、本項の態様によれば、例えば、運転者によるメータ類の視認性を向上、若しくは、運転者の乗降をスムーズにすることが可能となる。また、本項に記載の態様は、ステアリングホイールが中立操作位置にある場合のリムの上方の部分、若しくは、リムの下方の部分のいずれか一方が欠損、若しくは、凹んでいればよい態様であり、リムの上方、および、リムの下方の両方の部分が欠損、若しくは、凹んでいる態様を除くものではない。

（５）前記ステアリングホイールが、前記ステアリングリムの一部分を、そのステアリングリムが前記第１形状となる位置と、そのステアリングリムが前記第２形状となる位置とに固定可能な固定機構を有する(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。

リムが円環状の第１形状とされている際には、運転者が、上記リムの一部分を把持し、操作部材を回転操作する場合がある。このため、上記リムの一部分が他の部分に対して容易に動くと、運転者による操作部材の回転操作を阻害する虞がある。また、リムが第２形状とされている場合であっても、上記リムの一部分が他の部分に対して容易に動くことは望ましくない。そこで、本項の態様において、リムが第１形状、および、第２形状とされる際に、上記リムの一部分が他の部分に対して固定可能とされている。また、本項に記載の「固定機構」は、リムの一部分を、少なくともリムが第１形状となる位置と第２形状となる位置とに固定可能であればよく、リムの一部分をその他の位置に固定可能とされてもよい。

（６）前記ステアリングホイールが、駆動源を有してその駆動源によって前記ステアリングリムの一部分を動作させるリム駆動装置を有する(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。

本項の態様によれば、例えば、リムを第１形状と第２形状との間で自動的に変化させることが可能となる。本項に記載の「駆動源」は、その具体的な構成が特に限定されるものではないが、例えば、高圧気体を利用したシリンダ装置、電磁モータ、ソレノイド、ばね，ゴム等の弾性体等を採用することができる。また、本項に記載の「リム駆動装置」は、前項に記載の「固定機構」として機能するものであってもよい。詳しくいえば、駆動源が駆動しない状態において、リム駆動装置が上記リムの一部分を他の部分に対して固定させる構造とされてもよい。

（７）当該車両用ステアリングシステムが、前記リム駆動装置を制御する制御装置を備えた(6)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項の態様によれば、様々な状況に応じて、リムの形状を自動で変更することが可能となる。具体的にいえば、例えば、リムの形状を、運転者の乗降時には、ステアリングホイールが中立操作位置にある場合におけるリムの下方の部分が欠損、若しくは、凹んだ形状である第２形状に、車両走行時には、第１形状に自動で変更することが可能となる。また、システムが備える他の装置、例えば、エアバッグ装置，操作部材の操作範囲を変更する装置等と連動させて、リムの形状を、第１形状と第２形状との間で自動で変更することも可能となる。このように他の装置と連動させてリム駆動装置を制御する場合に、本項に記載の「制御装置」はその他の装置をも制御するものとされてもよい。

（８）当該車両用ステアリングシステムが、前記ステアリングリムの運転者側にエアバッグを展開させるエアバッグ装置を備え、かつ、前記ステアリングリムが、通常状態において前記第２形状とされており、
前記制御装置が、前記エアバッグの展開時において前記リム駆動装置を制御して前記ステアリングリムを前記第２形状から前記第１形状に変化させるエアバッグ展開時制御部を有する(7)項に記載の車両用ステアリングシステム。

車輪を転舵する際のステアリングホイールの回転操作範囲が小さいような場合には、上述のように、メータ類の視認性，運転者の乗降等に配慮すれば、リムの形状を、円環の一部を欠損した、若しくは、凹んだ形状とすることが望ましい。その一方で、車両衝突の際、運転者はステアリングホイール等に二次的に衝突する可能性があり、その二次衝突によって運転者が受ける衝撃を緩和するために、多くのステアリングシステムには、エアバッグ装置が設けられている。エアバッグ装置は、車両衝突時に、エアバッグをリムの運転者側に展開させ、エアバッグによって、運転者の衝撃を緩和している。エアバッグは、それの車両前方側、つまり、運転者を受け止める側とは反対側において、ステアリングホイールによって支持されており、ステアリングホイールのリムの形状が円環状である場合には、エアバッグの衝撃緩和性能を充分に発揮し得る。ところが、リムの形状が円環の一部が欠損した若しくは凹んだ形状である場合には、その欠損した若しくは凹んだ部分においては、充分にエアバッグが支持されないことから、衝撃緩和性能を充分には発揮し得ない可能性を有する。

以上のことを鑑みて、本項の態様において、リムの形状を、通常時は第２形状とし、エアバッグ展開時には、円環状の第１形状としている。本項の態様によれば、例えば、通常は、メータ類の視認性，運転者の乗降等を配慮したシステムが実現され、車両衝突時においては、エアバッグの衝撃緩和性能を充分に発揮させることが可能となる。

（９）当該車両用ステアリングシステムが、前記ステアリングホイールの回転操作の範囲を変更する操作範囲変更装置を備え、かつ、前記ステアリングリムが、前記ステアリングホイールの操作範囲が前記操作範囲変更装置によって比較的小さくされている場合において前記第２形状とされており、
前記制御装置が、前記ステアリングホイールの操作範囲が前記操作範囲変更装置によって比較的大きくされる場合において前記リム駆動装置を制御して前記ステアリングリムを前記第２形状から前記第１形状に変化させる操作範囲対応制御部を有する(7)項または(8)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項の態様は、前述のステアバイワイヤ型のシステム，ＶＧＲＳシステムに対応した態様である。それらのシステムでは、上述のように、通常は、ステアリングホイールの操作範囲が比較的小さくされていることから、メータ類の視認性，運転者の乗降等に配慮して、リムを第２形状とすることが考えられる。ところが、それらのシステムでは、転舵装置の駆動源の失陥時等においては、ステアリングホイールの操作範囲が比較的大きくされる。このため、比較的大きな車輪の転舵が必要とされる際には、リムが第２形状とされていると、ステアリングホイールの回転操作に支障が生じる虞がある。したがって、本項の態様によれば、ステアリングホイールの回転操作範囲の変更に応じて、リムを円環状の第１形状に変更することが可能となり、例えば、上記システムの利便性を向上させることが可能となる。

本項に記載の「操作範囲変更装置」は、それの具体的な構造が特に限定されるものではなく、例えば、操作部材の操作範囲を規定する機械的なストッパ（転舵範囲を制限することで結果的に操作部材の操作範囲を規定するものであってもよい）をいくつか設け、それらを選択的に機能させるような構造のものとすることができる。また、機械的なストッパによらず、操作部材に操作反力を付与可能なモータを備え、そのモータの力を増大させることによって操作範囲を規制するような構成の装置であってもよい。

（１０）操舵操作において運転者に把持されることが予定されている場合の位置である把持予定位置と、その把持予定位置から退避して運転者に把持されることが予定されていない場合の位置である退避位置との間で、位置変更可能な補助把持部を有するステアリング操作部材と、
前記補助把持部を前記把持予定位置と前記退避位置との間で位置変更させる補助把持部位置変更装置と、
前記ステアリング操作部材の運転者側にエアバッグを展開可能に構成されたエアバッグ装置と、
前記補助把持部位置変更装置の作動を制御する制御装置であって、エアバッグ展開時において前記補助把持部が前記退避位置に位置している場合にその補助把持部を前記把持予定位置に位置変更させるエアバッグ展開時制御部を有する制御装置と
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、エアバッグ展開時にステアリング操作部材の一部分の位置を変更する態様である。前述の（８）項に記載の態様と同様に、本項の態様によれば、補助把持部の位置が退避位置とされているときには、例えば、メータ類の視認性，運転者の乗降等を配慮したシステムを実現することが可能であり、一方、エアバッグ展開時には、例えば、補助把持部がエアバッグを、それの車両前方側、言い換えれば、運転者を受け止める側とは反対側において支持することが可能であり、エアバッグ装置の衝撃緩和性能を充分に発揮させることが可能である。したがって、エアバッグ装置の衝撃緩和性能の観点から言えば、本項に記載の「把持予定位置」は、エアバッグ展開時においてエアバッグを支持可能な位置であることが望ましい。

本項に記載の「退避位置」は、補助把持部がその位置に位置している状態において、運転者が補助把持部を把持することができない位置であってもよく、運転者が補助把持部を把持することはできるが、操作部材を操作し難い位置であってもよい。また、本項に記載の「把持予定位置」は、補助把持部がその位置に位置している状態において、運転者が補助把持部を把持し、操作部材を操作可能な位置であればよい。

（１１）当該車両用ステアリングシステムが、前記ステアリング操作部材の操作範囲を変更する操作範囲変更装置を備え、かつ、前記補助把持部が、前記操作範囲変更装置によって前記ステアリング操作部材の操作範囲が比較的小さくされている場合において前記退避位置に位置させられており、
前記制御装置が、前記ステアリング操作部材の操作範囲が前記操作範囲変更装置によって比較的大きくされる場合において、前記補助把持部を前記退避位置から前記把持予定位置に位置変更させる操作範囲対応制御部を有する(10)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、ステアリング操作部材の操作範囲に応じて、ステアリング操作部材の一部分の位置を変更する態様である。前述の（９）項に記載の態様と同様に、本項の態様によれば、ステアリング操作部材の操作範囲が比較的小さくされている場合には、例えば、メータ類の視認性，運転者の乗降等を配慮したシステムを実現することが可能であり、また、ステアリング操作部材の操作範囲が比較的大きくされる場合には、例えば、運転者が補助把持部を把持して、操作部材を操作することが可能となり、上記操作範囲変更装置を備えるステアリングシステムの利便性を向上させることが可能となる。

（１２）前記補助把持部が、両端部において前記ステアリング操作部材の前記補助把持部以外の部分に、その両端部を結ぶ軸線まわりの回転動作が許容される状態で保持されており、
前記ステアリング操作部材が、前記補助把持部が前記把持予定位置に位置する場合に円環状をなし、前記補助把持部が前記退避位置に位置する場合に円環の一部が凹んだ形状となるように構成された(10)項または(11)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、補助把持部の補助把持部以外の部分に対する動作と、ステアリング操作部材の形状とを限定した態様である。本項に記載の態様によれば、前述の（３）項に記載の態様と同様に、例えば、操作部材の形状を円環状と円環の一部が凹んだ形状との間で変更するための構造を簡単なものとすることが可能である。

（１３）前記補助把持部が、前記把持予定位置に位置する場合において、前記ステアリング操作部材が中立操作位置にある場合におけるそのステアリング操作部材の上方の部分と下方の部分との一方となる(10)項ないし(12)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、把持予定位置を限定した態様である。本項に記載の態様によれば、前述の（４）項に記載の態様と同様に、例えば、運転者によるメータ類の視認性を向上、若しくは、運転者の乗降をスムーズにすることが可能である。

（１４）前記ステアリング操作部材が、それぞれが前記補助把持部である第１の補助把持部および第２の補助把持部を有し、
前記第１の補助把持部が、前記把持予定位置に位置する場合において、前記ステアリング操作部材が中立操作位置にある場合におけるそのステアリング操作部材の上方の部分となり、前記第２の補助把持部が、前記把持予定位置に位置する場合において、前記ステアリング操作部材が中立操作位置にある場合におけるそのステアリング操作部材の下方の部分となる(13)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様によれば、例えば、運転者によるメータ類の視認性と運転者の乗降の円滑性との両立を図ることが可能である。

以下、請求可能発明の実施例および変形例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本請求可能発明は、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。

≪ステアリングシステムの全体構成≫
本実施例のステアリングシステム１０は、図１に示すように、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムである。本システム１０は、大きくは、ステアリング操作装置（以下、「操作装置」と略する場合がある）１２と、車輪を転舵する転舵装置１４と、それらを連結する連結装置１６と、当該システムの制御装置である電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と略す場合がある）１８とを含んで構成されている。

操作装置１２は、運転者によって操作されるステアリング操作部材としてのステアリングホイール２０と、一端部にステアリングホイール２０が取り付けられたステアリングシャフト（以下、「シャフト」と略す）２２と、シャフト２２を挿通させた状態で回転可能に保持する保持部材としてのチューブ２４と、チューブ２４の車両前方側端部に固定的に連結されてシャフト２２を介してステアリングホイール２０に操作反力を付与する操作反力付与装置２６とを含んで構成されている。操作装置１２は、後に説明するように、操作反力付与装置２６において、車体の一部、詳しく言えば、インパネの補強部材であるリインフォースメントに固定される。また、操作装置１２は、エアバッグ装置３０をも含んで構成されている。

転舵装置１４は、転舵ロッド４０と、転舵ロッド４０を軸線方向に移動可能に保持するハウジング４２と、ハウジング４２内に配設されて転舵ロッド４０を軸線方向に駆動させるための駆動源である転舵モータ４４と、転舵ロッド４０の両端の各々にフレキシブルジョイントを介して連結された１対のリンクロッド４６とを含んで構成されている。各リンクロッド４６の先端は、別のフレキシブルジョイントを介して車輪４８を回転可能に保持するステアリングナックル５０のアームに連結されている。転舵ロッド４０には雄ねじが形成されており、ハウジング４２には、その雄ねじに螺合するナットが設けられている。転舵モータ４４は、そのナットを回転させることで転舵ロッド４０を軸線方向に動かし、車輪４８を転舵する。また、転舵ロッド４０には、ラックが形成されており、ハウジング４２には、そのラック噛合するピニオンが形成されたピニオン軸５２が、ハウジング４２から一端部を突出させる格好で回転可能に保持されている。後に詳しく説明するが、転舵装置１２は、このピニオン軸５２を回転させることによっても、車輪４８を転舵することが可能とされている。

連結装置１６は、電磁式クラッチ６０を主体とする装置である。電磁式クラッチ６０の入力部には入力プーリ６２が取り付けられており、その入力プーリ６２とシャフト３０に取り付けられた出力プーリ（図２参照）とが、ベルト６４によって回転伝達可能に連結されている。一方で、出力部には出力ローラ６６が取り付けられており、その出力ローラ６６と、転舵装置１４のピニオン軸５２と一体化された入力ローラ６８とが、ワイヤ７０によって回転伝達可能に連結されている。電磁式クラッチ６０は、励磁状態において、入力プーリ６２と出力ローラ６６との相対回転を許容することで、操作装置１２と転舵装置１４との間の操作力の伝達がされない状態を実現し、消磁状態において、入力プーリ６２と出力ローラ６６との相対回転を禁止することで、ステアリングホイール２０からの操作力が転舵装置１４に伝達可能な状態を実現する。

≪操作反力付与装置の構造≫
操作反力付与装置２６は、図２に示すように、車両後方側（図における右方側）に位置する後室８０と、車両前方側（図における左方側）に位置する前室８２とを持つ円筒形のハウジング８４を有しており、前述のシャフト２２は、後室８０を貫通する状態で、ハウジング８４に回転可能に保持されている。シャフト２２の図における右側の端部（図示されていない）が、ステアリングホイール２０に連結されている。後室８０内において、シャフト２２は、円筒形をなすスプリングケース８６を、それを貫通する状態で回転可能に支持している。スプリングケース８６の内部は、１対の捩りコイルスプリング（以下、単に「スプリング」という場合がある）８８が、シャフト２２に外嵌して設けられている。それら、１対のスプリング８８は、互いに反対方向に巻回され、それぞれの一端部がスプリングケース８６の内面に、他端部がシャフト２２の大径部９０に、それぞれ、固定されている。図に示す状態においては、１対のスプリング８８は、共に捩られており、それらの捩り反力が均衡した状態となっている。ちなみに、この状態において、ステアリングホイール２０は、車輪の転舵中立位置に対応する中立位置、つまり、中立操作位置に位置している。

また、ハウジング８４の外周部には、ソレノイド９２が設けられている。ソレノイド９２のロッド９４は、後室８０内に延び出しており、その先端部に係合プレート９６が取り付けられている。ソレノイド９２が消磁状態にある場合には、係合プレート９６はスプリングケース８６の外周面から離れた状態とされており、シャフト２２が回転する場合、スプリングケース８６は、シャフト２２と一体的に回転する。つまり、スプリングケース８６の回転が許容されるのである。一方、ソレノイド９２が励磁状態とされた場合には、係合プレート９６は前進してスプリングケース８６の外周面に接触する。係合プレート９６には、大きな摩擦力の発生を可能とする表面処理が施されており、摩擦力によって、スプリングケース８６の回転が禁止される。スプリングケース８６の回転が禁止された状態において、ステアリングホイール２０の操作によってシャフト２２が回転させられると、スプリング８８の捩り反力の均衡が崩れ、ステアリングホイール２０の操作に対する反力がステアリングホイール２０を介して運転者に伝達される。つまり、操作反力付与装置２６は、弾性部材の弾性力に依拠して操作反力を発生させる弾性力依拠操作反力発生機構を有しているのである。

シャフト２２の大径部９０には、外周から突出する突出部１００が設けられ、その一方で、スプリングケース８６の内周面には、突出部１００が通過可能な溝１０２が、周方向に延設されている。スプリングケース８６の回転が禁止された状態では、ステアリングホイール２０の回転操作に伴って、突出部１００は、溝１０２内を移動可能とされているが、ある程度、ステアリングホイール２０の操作量（中立操作位置からの回転量である）が大きくなった場合に、突出部１００は、溝１０２の端部に当接する。それによって、ステアリングホイール２０の回転操作の範囲が制限されることになる。つまり、操作反力付与装置２６は、操作範囲制限機構を有するものとされているのである。ちなみに、スプリングケース８６の回転が許容される場合には、突出部１００は、溝１０２の端部に当接することはなく、操作範囲制限機構による操作範囲の制限はなされない。このような構造から、操作反力付与装置２６は、操作範囲制機構と、スプリングケース８６の回転の禁止と許容とを切り換える機構とを含んで構成される操作範囲変更装置として機能するものとなっているのである。

前室８２内において、シャフト２２には、前述した出力プーリ１０４が相対回転不能に付設されている。また、ハウジング８４には、反力モータ１０６が取り付けられている。反力モータ１０６は、ギヤ１０８，１１０を介して、シャフト２２に回転力を付与可能とされている。つまり、操作反力付与装置２６は、反力モータ１０６の力に依拠して操作反力を発生させるモータ力依拠操作反力発生機構を有しているのである。なお、シャフト２２の回転量（回転角）は、ギヤ１１２，１１４を介して、回転角センサ１１６によって検出される。この回転角センサ１１６は、ステアリングホイール２０の操作量を検出するための操作量センサとして機能する。

≪ステアリングホイールおよびエアバッグ装置の構成≫
ステアリングホイール２０は、図３〜図６に示すように、運転者が把持するステアリングリム（以下、単に「リム」と略す場合がある）１３０と、そのリム１３０をシャフト２２に固定的に連結するケーシング１３２とを含んで構成されている。そのケーシング１３２は、シャフト２２の端部に固定的に連結されるハブ部１３４と、リム１３０に連結される１対のスポーク部１３６とを含んで構成されている。詳しくいえば、ハブ部１３４はステアリングホイール２０の略中心部に設けられ、１対のスポーク部１３６の各々は、そのハブ部１３４から互いに反対方向に延び出し、リム１３０に連結されている。ケーシング１３２は、ハブ部１３４の車両前方側に穴１３７を有し、この穴１３７においてシャフト２２がセレーション嵌合され、シャフト２２の先端に形成された雄ねじと、その雄ねじに螺合するナット１３８とを利用して、ケーシング１３２はシャフト２２に締結固定されている。図３〜図６は、いずれも、ステアリングホイール２０が中立操作位置に位置している状態を示しており、この状態において、１対のスポーク部１３６は、ハブ部１３４から、それぞれ左右方向に延び出している。その１対のスポーク部１３６の各々は、それらの左右方向に延びる部分の先端において、リム１３０と一体化されており、リム１３０とケーシング１３２とは一体的に成形されている。

ケーシング１３２のハブ部１３４の内部には、図４に示すように、エアバッグ装置３０が内蔵されており、エアバッグ装置３０は、ハブ部１３４の内部に折りたたんで収容されたエアバッグ１４０と、エアバッグ１４０を展開させるインフレータ１４２とを含んで構成されている。

リム１３０は、図６に示すように、ステアリングホイール２０が中立操作位置に位置している場合における１対のスポーク部１３６のうちの車両前方に向かって右側（図における右側）のスポーク部に連結支持される円弧状の右円弧部１５０と、もう一方のスポーク部１３６に連結支持される円弧状の左円弧部１５２と、ステアリングホイール２０が中立操作位置に位置している場合における左右円弧部１５０，１５２の各々の上端に連結される円弧状の上円弧部１５４と、左右円弧部１５０，１５２の各々の下端に連結される円弧状の下円弧部１５６とを含んで構成されている。なお、以下のリム１３０の説明における方向は、特に断りのない限り、ステアリングホイール２０が中立操作位置に位置している場合における方向を意味するものとする。

上円弧部１５４は、それの両端において、両端を結ぶ軸線（１点鎖線）まわりに回転可能に、左右円弧部１５０，１５２の各々に連結されている。上円弧部１５４の右端と右円弧部１５０の上端との連結部の拡大断面図を図７に、上円弧部１５４の左端と左円弧部１５２の上端との連結部の拡大断面図を図８に、それぞれ示す。上円弧部１５４の右端の断面には、図７に示すように、端面蓋部材１６０が固着されており、その端面蓋部材１６０の中央部には円筒状の軸部１６２が形成されている。一方、右円弧部１５０の上端の断面には、端面蓋部材１６４が固着されており、その端面蓋部材の中央部には軸受部１６６が形成されている。端面蓋部材１６０の軸部１６２の外径は、端面蓋部材１６４の軸受部１６６の内径より僅かに小さくされており、端面蓋部材１６０の軸部１６２が、端面蓋部材１６４の軸受部１６６に嵌入されている。また、上円弧部１５４の左端の断面には、図８に示すように、端面蓋部材１６０と略同様の端面蓋部材１６８が固着され、左円弧部１５２の上端の断面には、端面蓋部材１６４と略同様の端面蓋部材１７０が固着されており、それぞれが嵌合されている。

このような構造によって、上円弧部１５４は、端面蓋部材１６０，１６４，１６８，１７０によって、上円弧部１５４の両端を結ぶ軸線まわりに回転可能に、左右円弧部１５０，１５２の各々に連結されている。つまり、端面蓋部材１６０，１６４，１６８，１７０によって、リム１３０の一部分である上円弧部１５４は、リム１３０の他の部分を構成する左右円弧部１５０，１５２に対する回転が許容されており、ステアリングホイール２０は、端面蓋部材１６０，１６４，１６８，１７０で構成される回転許容機構１７２を備えるものとされているのである。

また、ステアリングホイール２０は、上円弧部１５４を、左右円弧部１５０，１５２に対して上記軸線まわりに回転させることが可能なリム駆動装置１８０を備えている。リム駆動装置１８０は、図７に示すように、駆動源としての電磁モータ１８２と、その電磁モータ１８２の回転を減速して伝達する減速機１８４と、その減速機１８４に連結され上円弧部１５４を回転させるリム回転軸１８６とを含んで構成されている。電磁モータ１８２と減速機１８４とは、有底円筒状のハウジング１８８内に設けられており、そのハウジング１８８は、右円弧部１５０の内部に、ホルダ１９０を介して固定されている。また、リム回転軸１８６は、上円弧部１５４の内部に上記軸線の延びる方向に立設された保持筒１９１に、固定的に嵌入されている。

電磁モータ１８２は、ハウジング１８８の内面に固定されており、そのハウジング１８８内には、電磁モータ１８２のモータ軸１９２の回転角度、すなわち、電磁モータ１８２の回転角度を検出するためのモータ回転角センサ１９４が設けられている。モータ回転角センサ１９４は、エンコーダを主体とするものであり、リム駆動装置１８０の制御に利用される。

減速機１８４は、波動発生器（ウェーブジェネレータ）１９６，フレキシブルギヤ（フレクスプライン）１９８およびリングギヤ（サーキュラスプライン）２００を備え、ハーモニックギヤ機構（「ハーモニックドライブ（登録商標）機構」，「ストレインウェーブギヤリング機構」等と呼ばれることもある）として構成されている。波動発生器１９６は、楕円状カムと、それの外周に嵌められたボールベアリングとを含んで構成されるものであり、モータ軸１９２に固定されている。フレキシブルギヤ１９８は、周壁部が弾性変形可能なカップ形状をなすものとされており、周壁部の開口側の外周に複数の歯が形成されている。このフレキシブルギヤ１９８は、それの底部において、出力軸２０２とスプライン嵌合によって相対回転不能に接続されている。この出力軸２０２は、上円弧部１５４に固定されたリム回転軸１８６に、カバーで覆われたフレキシブルジョイント２０４を介して連結されている。リングギヤ２００は、リング状をなして内周に複数の歯（フレキシブルギヤの歯数よりやや多い数、例えば２つ多い数）が形成されたものであり、ハウジング１８８に固定されている。フレキシブルギヤ１９８は、その周壁部が波動発生器１９６に外嵌して楕円状に弾性変形させられ、楕円の長軸方向に位置する２箇所においてリングギヤ２００と噛合し、他の箇所では噛合しない状態とされている。このような構造により、波動発生器１９６が１回転（３６０度）すると、つまり、電磁モータ１８２のモータ軸１９２が１回転すると、フレキシブルギヤ１９８とリングギヤ２００とが、それらの歯数の差分だけ相対回転させられ、その相対回転に応じて、上円弧部１５４が左右円弧部１５０，１５２に対して上記軸線まわりに回転するのである。

また、左円弧部１５２の内部には、図８に示すように、ソレノイド２１０が設けられており、回転許容機構１７２を構成する端面蓋部材１６８，１７０の各々に、ソレノイド２１０のロッド２１２の先端を挿入可能な穴２１４，２１６が設けられている。ソレノイド２１０が消磁状態にある場合には、図に示すように、ばねの力によって、ソレノイド２１０のロッド２１２の先端が、端面蓋部材１６８，１７０の各々の穴２１４，２１６に挿入された状態とされ、上円弧部１５４が左右円弧部１５０，１５２に対して固定される。一方、ソレノイド２１０が励磁状態とされた場合には、ソレノイド２１０のロッド２１２の先端が、端面蓋部材１６８，１７０の各々の穴２１４，２１６から抜き出された状態とされ、上円弧部１５４が左右円弧部１５０，１５２に対して回転可能とされる。つまり、ステアリングホイール２０は、ソレノイド２１０，穴２１４，２１６等から構成される固定機構２１８を備えるものとされている。

また、端面蓋部材１６８には、穴２１４の他に、穴２１４を上記軸線まわりに１８０度回転させた位置に穴２２０が設けられている。つまり、上円弧部１５４が左右円弧部１５０，１５２に対して固定された位置から、上円弧部１５４を上記軸線まわりに１８０度回転させた位置においても、上円弧部１５４を左右円弧部１５０，１５２に対して固定することができるのである。ちなみに、右円弧部１５０と左円弧部１５２とは、シャフト２２を中心としそのシャフト軸に直角な平面上の一円周に沿って配置されるとともに、その一円周において、シャフト軸を中心としてちょうど反対側に位置するように配置されており、端面蓋部材１６８の穴２２０は、本システム１０においては、上円弧部１５４がその一円周に沿って配置される場合に、ソレノイド２１０のロッド２１２の先端が挿入可能な位置に設けられている。したがって、ソレノイド２１０が消磁状態にされ、ソレノイド２１０のロッド２１２の先端が、端面蓋部材１６８，１７０の各々の穴２２０，２１６に挿入された状態とされる場合には、上円弧部１５４と右円弧部１５０と左円弧部１５２とは、同一円周上に配置されることになる。

また、下円弧部１５６は、上円弧部１５４が左右円弧部１５０，１５２の各々に連結される構造と同様に、下円弧部１５６の両端において、両端を結ぶ軸線まわりに回転可能に、左右円弧部１５０，１５２の各々の下端に連結されている。つまり、リム１３０の一部分である下円弧部１５６は、リム１３０の他の部分を構成する左右円弧部１５０，１５２に対して、回転および固定可能とされており、また、電磁モータによって下円弧部１５６を他の部分に対して回転させることが可能とされている。したがって、上記回転許容機構１７２，リム駆動装置１８０，固定機構２１８の各々と同じ構造ものが、下円弧部１５６と左右円弧部１５０，１５２の各々との連結部に設けられている。このため、下円弧部１５６と右円弧部１５０と左円弧部１５２とを同一円周上に配置させた状態で、下円弧部１５６を左右円弧部１５０，１５２に対して固定することが可能である。また、下円弧部１５６と右円弧部１５０と左円弧部１５２とを同一円周上に配置させた状態から、下円弧部１５６を上記軸線まわりに１８０度回転させた位置において、下円弧部１５６を左右円弧部１５０，１５２に対して固定することが可能である。

上述のような構造によって、上円弧部１５４と下円弧部１５６と右円弧部１５０と左円弧部１５２とを、同一円周上に配置させることが可能である。また、同一円周上に配置させた状態から、上円弧部１５４を他の部分に対して上記軸線まわりに１８０度回転させた位置に配置させ、下円弧部１５６を他の部分に対して上記軸線周りに１８０度回転させた位置に配置させることが可能である。つまり、本システム１０においては、ステアリングホイール２０のリム１３０の形状を、円環状の第１形状（２点鎖線）、若しくは、円環の一部が凹んだ形状である第２形状（実線）にすることが可能である。なお、回転許容機構１７２によって、リム１３０の形状の変化が許容されることから、回転許容機構１７２はリム形状変化許容機構としての機能を有するものとされている。

≪リムの形状とステアリングホイールの操作との関係≫
本システム１０においては、上述のように、いわゆるステアバイワイヤ型のステアリングシステムが採用されており、ステアリングホイール２０に加えられる運転者の操作力によらずに、上記転舵装置１４の転舵モータ４４の駆動力によって車輪４８を転舵している。このため、車輪４８の転舵に対して運転者の操作力が必要とされないため、操作性を考慮して、ステアリングホイール２０の操作量が比較的小さくても大きな転舵量となるようにされている。したがって、上記操作反力付与装置２６に設けられた前述の操作範囲制限機構によって、操作範囲が比較的小さく制限されている。具体的には、左右の操舵操作の各々について、中立操作位置から約４５゜の範囲に制限されている。このため、運転者が、リム１３０の上下円弧部１５４，１５６を把持して、ステアリングホイール２０を回転操作することは少ないと考えられる。

また、例えば、リム１３０の形状が円環状にされるような場合には、図６に示すように、インパネ２３０の上部に設けられるスピードメータ２３２等を運転者が視認する際に、上円弧部１５４が運転者の視界を遮る。また、運転者が車両に乗降する際に、下円弧部１５６が運転者の足等に接触し、運転者が車両に乗降し難い場合がある。このことから、本システム１０のように、いわゆるステアバイワイヤ型のシステムが採用されている場合には、リム１３０を第２形状とすることが望ましい。

図９（ａ）は、リム１３０が第２形状とされた場合において、ステアリングホイール２０が中立操作位置にあるときの状態を示し、図９（ｂ）は、リム１３０が第２形状とされた場合において、左旋回操作が行われて、ステアリングホイール２０が、中立操作位置から左に４５゜回転操作された位置にあるときの状態を示している。図から解るように、運転者は左右円弧部１５０，１５２を把持すれば、ステアリングホイール２０を中立操作位置から左右に約４５゜の範囲で回転操作することが可能である。したがって、本システム１０において、通常、リム１３０は第２形状とされている。

しかし、転舵モータ４４等の失陥が発生した場合においては、車輪４８の転舵が運転者の操作力に依存するため、操作の負担を軽減すべく、操作量に対する車輪４８の転舵量の比が小さくなるようになっている。そのため、このような場合には、上記操作範囲制限機構による制限が解除されて、操作範囲が拡大される。ちなみに、転舵装置１４によって転舵量が制限される範囲に対応する範囲にまで拡大される。具体的に言えば、左右の操舵操作の各々に対して、約５４０゜の範囲に拡大される。つまり、運転者がステアリングホイール２０を、左右にそれぞれ１回転半することが可能となるのである。このように、ステアリングホイール２０の操作範囲が大きくされると、運転者はリム１３０を持ち換える必要が生じる。このため、リム１３０の形状が第２形状とされていると、ステアリングホイール２０の操作に支障が生じる虞がある。

以上のことに鑑みて、本システム１０では、転舵モータ４４等が正常に作動し、ステアリングホイール２０の操作範囲が小さくされている場合は、リム１３０の形状は第２形状とされ、転舵モータ４４等の失陥が発生し、ステアリングホイール２０の操作範囲が大きくされる場合には、リム１３０の形状は円環状の第１形状とされる。つまり、ステアリングホイール２０の操作範囲が大きくされる場合は、上下円弧部１５４，１５６が運転者に把持されることが予定されている場合の位置である把持予定位置（図６の２点鎖線）に位置し、ステアリングホイール２０の操作範囲が小さくされている場合は、上下円弧部１５４，１５６がその把持予定位置から退避して運転者に把持されることが予定されていない場合の位置である退避位置（図６の実線）に位置するようにされる。このことから、上下円弧部１５４，１５６は、補助的に把持される補助把持部として、一方、ステアリングホイール２０の補助把持部以外の部分を構成する左右円弧部１５０，１５２は把持部として考えるられる。また、第１の補助把持部としての上円弧部１５４と第２の補助把持部としての下円弧部１５６とはそれぞれ、上記リム駆動装置１８０によって、把持予定位置と退避位置との間で位置変更させられることから、リム駆動装置１８０は補助把持部位置変更装置としての機能を有するものとされている。

≪リムの形状とエアバッグ装置との関係≫
操作装置１２は、図１０に示すように、操作反力付与装置２６において、インパネ２３０のリインフォースメント２３４に、詳しくは、それに設けられているブラケット２３６に取り付けられる。取り付けられた状態において、操作装置１２は、シャフト２２の軸線がそれの車両前方側が車両後方側よりも上方に位置するように傾斜する姿勢となる。ステアリングホイール２０のリム１３０およびエアバッグ装置３０を収容するケーシング１３２のハブ部１３４の車両後方側の面は、いずれも、上方側が下方側よりも車両前方側に位置するように傾斜する。

車両衝突の際、運転者のステアリングホイール２０への衝突の衝撃を緩和すべく、図１１に示すように、エアバッグ１４０は展開する。詳しく言えば、インフレータ１４２が高圧のガスを発生させ、折りたたまれたエアバッグ１４０内にそのガスが導入されることで、エアバッグ１４０は膨らむ。なお、図示は省略するが、ケーシング１３２のハブ部１３４には、表面材の特定の箇所に弱体部が設けられており、エアバッグ１４０の膨張によって表面材はその弱体部において破損して開口し、エアバッグ１４０は、定められた形状に展開する。

図１１（ａ）は、上下円弧部１５４，１５６の各々の位置が退避位置とされ、リム１３０の形状が第２形状とされている場合に、エアバッグ１４０が展開した様子を示す図であり、図１１（ｂ）は、上下円弧部１５４，１５６の各々の位置が把持予定位置とされ、リム１３０の形状が第１形状とされている場合に、エアバッグ１４０が展開した様子を示す図である。図から解るように、上下円弧部１５４，１５６の各々の位置が把持予定位置とされ、リム１３０の形状が円環状とされている場合（図１１（ｂ））には、運転者がエアバッグ１４０によってしっかり保持され、エアバッグ１４０が高い衝撃緩和性能を発揮すると考えられる。ところが、上下円弧部１５４，１５６の各々の位置が退避位置とされ、リム１３０の形状が円環の上方と下方とが凹んだ形状とされている場合（図１１（ａ））には、エアバッグ１４０によって運転者が保持される際に、エアバッグ１４０がその凹んだ部分から前方に変形してしまうため、エアバッグ１４０の衝撃緩和性能が損なわれる虞がある。そこで、本システム１０においては、エアバッグ１４０を展開させる必要のない状態である通常状態においては、リム１３０の形状は第２形状とされ、エアバッグ１４０展開時には、リム１３０の形状は第１形状とされる。つまり、エアバッグ展開時において、上下円弧部１５４，１５６の各々の位置が退避位置とされている場合には、上下円弧部１５４，１５６の各々が把持予定位置に位置変更されるのである。

≪ステアリングシステムの制御≫
本ステアリングシステム１０の制御は、先に説明したように、ＥＣＵ１６によって行われる。図１に示すように、車両には、イグニッションスイッチ（ＩＧＳｗ）２４０が設けられており、イグニッションスイッチ２４０がＯＮとされた場合に、連結装置１６の電磁式クラッチ６０が励磁状態とされるとともに、操作反力付与装置２６のソレノイド９２が励磁状態とされる。それによって、ステアリングホイール２０に加えられる運転者の操作力によらずに、転舵モータ４４の駆動力による車輪４８の転舵が可能な状態とされる。

そのような状態においては、ステアリングホイール２０の中立操作位置からの操作量が、回転角センサ１１６によって取得され、取得された操作量に応じた転舵量となる車輪４８の転舵が、転舵装置１４によって行われる。なお、車両走行速度が、車速センサ（ｖ）２４２によって取得され、車速が高い場合には、車速が低い場合に比較して、転舵量が小さくなるような転舵量調整が行われる。つまり、本ステアリングシステム１０は、車速感応型のシステムとされているのである。また、先に説明したように、操作反力付与装置２６によって、スプリング８８の弾性力に依拠して、ステアリングホイール２０の操作量に応じた大きさの操作反力が付与される。さらに、ステアリングホイール２０の操作速度が、回転角センサ１１６の検出値の変化から求められ、操作速度が大きい程操作反力を大きくすべく、反力モータ１０６の力によって操作反力が調整される。

そのような状態において、上下円弧部１５４，１５６の各々の位置が退避位置とされ、リム１３０の形状が第２形状とされている。詳しくいえば、固定機構２１８のソレノイド２１０は消磁状態とされており、ソレノイド２１０のロッド２１２の先端が、ばねの力によって、端面蓋部材１６８，１７０の各々の穴２１４，２１６に挿入された状態とされている。また、下円弧部１５６と左右円弧部１５０，１５２の各々との連結部に設けられる固定機構も、固定機構２１８と同様の状態とされている。なお、上述のように、上円弧部１５６と左右円弧部１５０，１５２の各々との連結構造と、下円弧部１５６と左右円弧部１５０，１５２の各々との連結構造とは同じであることから、以下の説明において、下円弧部１５６等の備える装置，機構等に関する説明は省略するものとする。

また、転舵モータ４４等の失陥が発生した場合においては、電磁式クラッチ６０およびソレノイド９２が消磁状態とされる。それらが消磁状態とされた場合には、操作反力付与装置２６によっては操作反力が付与されない状態となり、また、ステアリングホイール２０に加えられた操作力がベルト６４およびワイヤ７０によって転舵装置１４まで伝達可能な状態となる。それにより、操作力による車輪の転舵が可能となる。さらに、上記操作範囲制限機構による制限が解除されて、ステアリングホイール２０の操作範囲が拡大される。

このような場合には、ステアリングホイール２０の操作性を確保すべく、上下円弧部１５４，１５６の各々の位置が退避位置から把持予定位置に変更され、リム１３０の形状が第２形状から第１形状に変化させられる。詳しくいえば、転舵モータ４４等の失陥が発生すると、固定機構２１８のソレノイド２１０が励磁状態にされ、ソレノイド２１０のロッド２１２の先端が、端面蓋部材１６８，１７０の各々の穴２１４，２１６から抜き出されるとともに、リム駆動装置１８０の電磁モータ１８２の駆動力によって、上円弧部１５４が上記軸線まわりに回転させられる。上円弧部１５４の回転とともに、固定機構２１８のソレノイド２１０が消磁状態にされ、ソレノイド２１０のロッド２１２の先端が、ばねの力によって、端面蓋部材１７０の穴２１６を通って、端面蓋部材１６８の表面に押し付けられる。そして、リム１３０の形状が円環状の第１形状とされると、ばねの力によって、ソレノイド２１０のロッド２１２の先端が、端面蓋部材１６８の穴２２０に挿入される。つまり、本システム１０においては、ステアリングホイール２０の操作範囲に応じて、上下円弧部１５４，１５６の各々の位置を退避位置と把持予定位置との間で変更させ、リム１３０の形状を変化させる操作範囲対応制御が実行されており、ＥＣＵ１８は操作範囲対応制御部を備えたものとされている。なお、リム駆動装置１８０は、上円弧部１５４を、車両前方、つまり、運転者側と反対側に向かって回転させるようにされている。

また、車両が衝突した場合、その衝突は、車両の前方部分に設けられた衝突センサ（Ｃ）２４４によって検知され、その検知に基づいて、エアバック装置３０が作動する。つまり、インフレータ１４２によってエアバッグ１４０が展開され、運転者のステアリングホイール２０への二次衝突の衝撃が効果的に緩和される。このような場合には、エアバッグ１４０の衝撃緩和性能を充分に発揮させるべく、上下円弧部１５４，１５６の各々の位置が退避位置から把持予定位置に変更され、リム１３０の形状が第２形状から第１形状に変化させられる。詳しくは、上記操作範囲対応制御と同様に、固定機構２１８，リム駆動装置１８０等が作動させられる。ただし、エアバッグ１４０は極短時間で展開することから，上円弧部１５４が操作範囲対応制御時より高速で上記軸線まわりに回転するように、電磁モータ１８２への供給電流が調整される。上記のように、本システム１０においては、エアバッグ展開時には、上下円弧部１５４，１５６の各々の位置を退避位置から把持予定位置に変更させ、リム１３０の形状を第２形状から円環状である第１形状に変化させるエアバッグ展開時制御が実行されており、ＥＣＵ１８はエアバッグ展開時制御部を備えたものとされている。

≪変形例≫
上記ステアリングシステムの変形例、詳しくは、ステアリング操作部材としてのステアリングホイールの変形例を、簡単に説明する。なお、以下の変形例において、先の実施例と同じあるいは同機能の構成要素については、同じ符号を用いることとする。

上円弧部１５４と左右円弧部１５０，１５２の各々とを連結する構造、および、下円弧部１５６と左右円弧部１５０，１５２の各々とを連結する構造は、図１２に示すようなものとすることができる。なお、以下の変形例において、各円弧部１５０，１５２，１５４，１５６の連結構造は、それぞれ同じであることから、上円弧部１５４と右円弧部１５０との連結構造を代表して説明することとする。

この図が示す変形例のステアリングホイール２５０では、先の実施例の端面蓋部材１６０と同様の構造の端面蓋部材２５２が、右円弧部１５０の上端に固着され、先の実施例の端面蓋部材１６４と同様の構造の端面蓋部材２５４が、上円弧部１５４の右端に固着されている。その端面蓋部材２５２の軸部が端面蓋部材２５４の軸受部に上記軸線まわりに回転可能に嵌入されており、それら端面蓋部材２５２，２５４等によってリム形状変化許容機構が構成されている。

ステアリングホイール２５０は、電磁モータではなく、高圧ガスによって上円弧部１５４を駆動させるリム駆動装置２５６を備えている。リム駆動装置２５６は、右円弧部１５０の内部に設けられたシリンダ装置２５８と、外周部に雄ねじが形成されたねじロッド２６０と、ベアリングボールを保持してねじロッド２６０と螺合するナット２６２とを含んで備えている。シリンダ装置２５８は、右円弧部１５０の内部に固定的に設けられたシリンダ２６４と、そのシリンダ２６４にそれの内部において摺動可能に嵌合されたピストン２６６と、そのピストン２６６に一端部が連結されて他端部がねじロッド２６０に向かって飛び出すピストンロッド２６８と、シリンダ２６４とピストン２６６のピストンロッド２６８が連結されていない面とに囲まれる空間に充填される火薬２７０とを含んで備えている。また、ねじロッド２６０は、上記軸線と同軸的に上円弧部１５４の内部に立設された保持筒２７２に、嵌入されている。保持筒２７２には、その内壁面に軸線方向に延びるようにして１対のガイド溝２７４が設けられるとともに、それらのガイド溝２７４の各々には、ねじロッド２６０の一端部に付設された１対のキー２７６の各々が嵌まるようにされており、それらガイド溝２７４およびキー２７６によって、ねじロッド２６０は、保持筒２７２に対して、軸線方向に移動可能かつ、軸線まわりに回転不能とされている。シリンダ装置２５８のピストンロッド２６８の先端部には、傾斜面２７８が形成されており、その傾斜面２７８は、概ね、ナット２６２を向くようにされている。ねじロッド２６０の他端部は丸められ、その端部が、ピストンロッド２６８の傾斜面２７８に当接させられている。また、ねじロッド２６０と螺合するナット２６２は、上円弧部１５４に固着される端面蓋部材２５２の軸受部の内周面に固定的に嵌入されている。

シリンダ装置２５８は、図示を省略するスパーク電極によって火薬２７０が着火させられることによって作動する。着火によって火薬２７０は高圧ガスを発生させ、その圧力によってピストンロッド２６８がねじロッド２６０に向かって移動する。ピストンロッド２６８の傾斜面２７８を利用することで、ピストンロッド２６８によって、ねじロッド２６０が、上記軸線に沿って移動させられる。このねじロッド２６０の移動に伴って、ねじロッド２６０とナット２６２とで構成されるボールねじ機構によって、上円弧部１５４が右円弧部に対して上記軸線まわりに回転させられるのである。

ステアリングホイール２５０は、ソレノイド等を利用した固定機構ではなく、プランジャ２８０を利用した固定機構２８２を備えている。プランジャ２８０は、端面蓋部材２５２に立設されたボス２８４に固定的に嵌入されたハウジング２８６と、ハウジング２８６内部に収容されている圧縮コイルスプリング（以下、単に「スプリング」という場合がある）２８８と、スプリング２８８を圧縮する状態で後端部がハウジング２８６に緩やかに嵌められたプランジャロッド２９０とを含んで構成されている。ハウジング２８６は、プランジャロッド２９０の先端が上円弧部１５４の内部を向くようにボス２８４に嵌入されており、プランジャロッド２９０の先端は、端面蓋部材２５４に設けられた穴２９２に嵌まるように位置させられている。その穴２９２は、リム１３０の形状が第２形状とされる場合において、プランジャロッド２９０の先端が、スプリング２８８の弾性力によって嵌められる位置に設けられている。また、端面蓋部材２５４には、穴２９２の他に、穴２９２を上記軸線まわりに１８０度回転させた位置に穴２９４が設けられている。このような構造によって、ステアリングホイール２５０において、上円弧部１５４を、リム１３０の形状が第１形状となる位置、若しくは、第２形状となる位置に固定することが可能となっている。ちなみに、本変形例のステアリングホイール２５０を採用するステアリングシステムでは、リムを第２形状から第１形状に変化させる際に、高圧ガスを利用することから、素早く変化させることが可能となる。したがって、このシステムは、上記エアバッグ展開時制御に対して好適なシステムとなっている。なお、上記リム駆動装置２５６によって、上下円弧部１５４，１５６の各々を把持予定位置と退避位置との間で位置変更させられることから、リム駆動装置２５６は補助把持部位置変更装置としての機能を有するものとされている。

また、固定機構は、図１３に示すような構造のものとすることが可能である。この図が示すもう１つの変形例のステアリングホイール３００は、プランジャを利用した固定機構に加えて、ボルト３０２とナット３０４との締結による固定機構をも備えている。上円弧部１５４の右端に固着される端面蓋部材３０６と、右円弧部１５０の上端に固着される端面蓋部材３０８とが、端面蓋部材３０６の上円弧部１５４の内側面に固着された板状のナット３０４と六角穴付のボルト３０２とによって、締結可能とされているのである。なお、本変形例のステアリングホイール３００には、リム駆動装置は設けられていない。

本変形例のステアリングホイール３００を採用するステアリングシステムにおいて、リムを第１形状と第２形状との間で変化させる際には、右円弧部１５０に形成された開口３１０から、運転者が、六角レンチによって、ボルト３０２とナット３０４との締結を緩めて、上円弧部１５４を上記軸線まわりに回転させ、リムの形状が第１形状、若しくは、第２形状とされた後に、運転者が六角レンチによってボルト３０２とナット３０４とを締結するのである。したがって、このシステムでは、上記エアバッグ展開時制御および操作範囲対応制御を実行することはできないが、運転者の任意でリムの形状を変化させることが可能である。また、このシステムでは、上円弧部１５４を、プランジャロッド２９０の先端が端面蓋部材３０６の穴２９２，２９４に嵌まらない位置に固定することが可能であることから、リムを第１形状および第２形状以外の形状とすることが可能である。

また、上記実施例および上記変形例における第２形状は、上下円弧部１５４，１５６の各々を、第１形状におけるそれら円弧部１５４，１５６の各々の位置から１８０度回転させた位置に固定させた場合のリムの形状とされているが、図１４〜図１６に示すリムの形状（実線）を第２形状として採用することが可能である。具体的にいえば、上円弧部１５４と下円弧部１５６との各々を、第１形状（２点鎖線）におけるそれら上下円弧部１５４，１５６の各々の位置から車両前方に９０度回転させた位置に固定させた場合のリムの形状を、第２形状として採用することができる。このような形状を第２形状として採用したステアリングシステムによれば、リムを第２形状から第１形状に変化させる際に、上円弧部１５４および下円弧部１５６を、それぞれ、１８０度ではなく、９０度回転させればよいことから、素早く変化させることが可能となる。なお、このようなステアリングホイールにおいては、ステアリングホイールが円環状とされる場合の上下円弧部１５４，１５６の位置が把持予定位置（２点鎖線）とされ、上下円弧部１５４，１５６がその把持予定位置から車両前方に９０度回転させた位置が退避位置（実線）とされている。

請求可能発明の実施例であるステアリングシステムの全体構成を示す図である。上記ステアリングシステムの操作装置が有する操作反力付与装置を示す断面図である。上記操作装置のステアリングホイールを車両の左方からの視点において示す図である。上記操作装置のステアリングホイールを車両の左方からの視点において示す断面図である。上記操作装置のステアリングホイールを車両の上方からの視点において示す図である。上記操作装置のステアリングホイールを車両の後方からの視点において示す図である。上円弧部と右円弧部との連結部分を示す拡大断面図である。上円弧部と左円弧部との連結部分を示す拡大断面図である。中立操作位置におけるステアリングホイールと中立操作位置から左に４５゜回転操作された位置におけるステアリングホイールとを示した図である。上記操作装置が車体の一部に取り付けられた状態を示す図である。ステアリングリムが第２形状とされた場合、および第１形状とされた場合において、エアバッグが展開した様子を示す図である。変形例の上円弧部と右円弧部との連結部分を示す拡大断面図である。もう１つの変形例の上円弧部と右円弧部との連結部分を示す拡大断面図である。第２形状を、第１形状における上円弧部と下円弧部との各々の位置からそれぞれの円弧部を９０度回転させた位置に固定させた際のリムの形状とした場合におけるステアリングホイールを車両の左方からの視点において示す図である。第２形状を、第１形状における上円弧部と下円弧部との各々の位置からそれぞれの円弧部を９０度回転させた位置に固定させた際のリムの形状とした場合におけるステアリングホイールを車両の上方からの視点において示す図である。第２形状を、第１形状における上円弧部と下円弧部との各々の位置からそれぞれの円弧部を９０度回転させた位置に固定させた際のリムの形状とした場合におけるステアリングホイールを車両の後方からの視点において示す図である。

符号の説明

１０：車両用ステアリングシステム１８：電子制御ユニット（ＥＣＵ）（制御装置）２０：ステアリングホイール（ステアリング操作部材）２６：操作反力付与装置（操作範囲変更装置）３０：エアバッグ装置１３０：ステアリングリム１５０：右円弧部（他の部分）（補助把持部以外の部分）１５２：左円弧部（他の部分）（補助把持部以外の部分）１５４：上円弧部（ステアリングリムの一部分）（第１の補助把持部）１５６：下円弧部（ステアリングリムの一部分）（第２の補助把持部）１７２：回転許容機構（リム形状変化許容機構）１８０：リム駆動装置（補助把持部位置変更装置）２８２：電磁モータ（駆動源）２１８：固定機構２５０：ステアリングホイール２５６：リム駆動装置２５８：シリンダ装置（駆動源）２８０：プランジャ（固定機構）２８２：固定機構３０２：ボルト（固定機構）３０４：ナット（固定機構）

Claims

操舵操作において運転者に把持されることが予定されている場合の位置である把持予定位置と、その把持予定位置から退避して運転者に把持されることが予定されていない場合の位置である退避位置との間で、位置変更可能な補助把持部を有するステアリング操作部材と、
前記補助把持部を前記把持予定位置と前記退避位置との間で位置変更させる補助把持部位置変更装置と、
前記ステアリング操作部材の運転者側にエアバッグを展開可能に構成されたエアバッグ装置と、
前記補助把持部位置変更装置の作動を制御する制御装置であって、エアバッグ展開時において前記補助把持部が前記退避位置に位置している場合にその補助把持部を前記把持予定位置に位置変更させるエアバッグ展開時制御部を有する制御装置と
を備えた車両用ステアリングシステム。
当該車両用ステアリングシステムが、
前記ステアリング操作部材を回転操作することが可能な範囲である回転操作範囲を制限するとともに、その制限された範囲を超えての前記ステアリング操作部材の回転操作を許容するように前記ステアリング操作部材の回転操作範囲の制限を解除可能な操作範囲制限機構と、
前記補助把持部を前記退避位置に固定可能な固定機構とを備え、
前記補助把持部が、前記操作範囲制限機構によって前記ステアリング操作部材の回転操作範囲が制限されている場合において、前記退避位置に前記固定機構によって固定されており、
前記制御装置が、前記操作範囲制限機構によって前記ステアリング操作部材の回転操作範囲の制限が解除される場合において、前記補助把持部を前記退避位置から前記把持予定位置に位置変更させる操作範囲対応制御部を有する請求項１に記載の車両用ステアリングシステム。
前記補助把持部が、両端部において前記ステアリング操作部材の前記補助把持部以外の部分に、その両端部を結ぶ軸線まわりの回転動作が許容される状態で保持されており、
前記ステアリング操作部材が、前記補助把持部が前記把持予定位置に位置する場合に円環状をなし、前記補助把持部が前記退避位置に位置する場合に円環の一部が凹んだ形状となるように構成された請求項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。
前記補助把持部が、前記把持予定位置に位置する場合において、前記ステアリング操作部材が中立操作位置にある場合におけるそのステアリング操作部材の上方の部分と下方の部分との一方となる請求項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。
前記ステアリング操作部材が、前記補助把持部である第１の補助把持部と前記補助把持部とは別のもう１つの補助把持部である第２の補助把持部とを有し、
前記第１の補助把持部と前記第２の補助把持部との一方が、前記把持予定位置に位置する場合において、前記ステアリング操作部材が中立操作位置にある場合におけるそのステアリング操作部材の上方の部分となり、前記第１の補助把持部と前記第２の補助把持部との他方が、前記把持予定位置に位置する場合において、前記ステアリング操作部材が中立操作位置にある場合におけるそのステアリング操作部材の下方の部分となる請求項４に記載の車両用ステアリングシステム。