JP5229680B2 - 電動式ステアリングコラム装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングシャフトを、チルト方向及びテレスコ方向に駆動調整する電動式ステアリングコラム装置に関する。

ステアリングコラム装置は、車両の重要安全保安部品であり、衝突時に乗員の安全を確保するために衝突時におけるその挙動を、どのように制御するかが非常に重要である。通常は、ステアリングコラム装置自体に衝撃エネルギー吸収機構を設けるともに、ステアリングホイール内に収納したエアーバッグの支持部材としても重要な役割を担っている。

また、ステアリングコラム装置にはステアリングシャフトの先端に取り付けたステアリングホィールを、運転者の体格、体型、好みによりチルト・テレスコ方向に調整できると、よりユーザーフレンドリーである。従来は調整機構の無いもの、チルトのみ調整できるものが多かったが、近年は、車両の快適性・商品性向上の流れに沿って、チルト・テレスコ両方向に調整できるものが増加している。

さらに高級化を狙って、電動でステアリングホイールの位置を変更できる電動式ステアリングコラム装置が開発されている。例えば特許文献１の電動式ステアリングコラム装置においては、チルト用の駆動部とテレスコピック用の駆動部とをそれぞれ備え、これらによりロアコラム又はアッパコラムを移動させて、チルト移動又はテレスコ移動を電動で行うようにしている。
特開２００５−３１９８２６号公報

ここで、車両における運転者の膝回りのスペースは非常に制限されているという実情がある。従って、電動式ステアリングコラム装置を、よりコンパクトにしたいという強い要請がある。これに対し、特許文献１の技術によれば、チルト用の駆動部とテレスコピック用の駆動部は、それぞれ別体で設定されているため、レイアウト上スペースが大きく必要となるという潜在的な問題が有る。これに対し、本発明者は、ステアリングコラムを２つのリンク部材を介して支持することで、チルト移動又はテレスコ移動を行わせる電動式ステアリングコラム装置を開発した。しかしながら、かかる 電動式ステアリングコラム装置をどのように駆動制御するかという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、適正な制御により、簡素な構成でありコンパクト化を実現できる電動式ステアリングコラム装置を提供することを目的とする。

本発明の電動式ステアリングコラム装置は、ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムを、Ｘ方向及びＹ方向に対して位置調整可能に駆動する電動式ステアリングコラム装置において、
車体に対して取り付けられた第１のモータ（１１）と、
前記第１のモータに連結された第１の軸（１２）と、
前記ステアリングコラムに対して一端を枢動可能に連結された第１のリンク部材（Ｌ１）と、
前記第１の軸（１２）の回転運動を前記第１のリンク部材（Ｌ１）の他端の軸線方向運動に変換する第１の変換機構（１３）と、
車体に対して取り付けられた第２のモータ（２１）と、
前記第１の軸（１２）に並行し、前記第２のモータ（２１）に連結された第２の軸（２２）と、
前記ステアリングコラムに対して一端を枢動可能に連結された第２のリンク部材（Ｌ２）と、
前記第２の軸（２２）の回転運動を前記第２のリンク部材（Ｌ２）の他端の軸線方向運動に変換する第２の変換機構（２３）と、
前記第１のリンク部材（Ｌ１）の位置を検出して、対応する信号Ａとして出力し、前記第２のリンク部材（Ｌ２）の位置を検出して、対応する信号Ｂとして出力する検出手段と、
前記検出手段が検出した信号Ａ、Ｂの和により、前記ステアリングコラムのＸ方向の位置を求め、前記検出手段が検出した信号Ａ、Ｂの差により、前記ステアリングコラムのＹ方向の位置を求めて、前記第１のモータ（１１）と前記第２のモータ（２１）を制御する制御手段と、を有し、
前記第１のリンク部材（Ｌ１）の他端と前記第２のリンク部材（Ｌ２）の他端とを逆方向に移動させることで、前記ステアリングコラムはＸ方向に移動可能となっており、
前記第１のリンク部材（Ｌ１）の他端と前記第２のリンク部材（Ｌ２）の他端とを同一方向に移動させることで、前記ステアリングコラムはＹ方向に移動可能となっていることを特徴とする。

本発明によれば、例えば前記ステアリングコラムをチルト方向に移動させたいときは、前記第１のモータと前記第２のモータとを駆動することにより、前記第１のリンク部材の他端と前記第２のリンク部材の他端とを逆方向に移動させればよく、或いは前記ステアリングコラムをテレスコ方向に移動させたいときは、前記第１のモータと前記第２のモータとを駆動することにより、前記第１のリンク部材の他端と前記第２のリンク部材の他端とを同一方向に移動させればよいので、任意のＸ方向成分とＹ方向成分とを合成した方向に、前記ステアリングコラムを駆動できるにもかかわらず、駆動系の配置が簡素化され、コンパクトな構成を提供できる。更に本発明によれば、前記検出手段が、前記第１のリンク部材の位置を検出して、対応する信号Ａとして出力し、前記第２のリンク部材の位置を検出して、対応する信号Ｂとして出力し、前記制御手段が、前記検出手段が検出した信号Ａ、Ｂの和により、前記ステアリングコラムのＸ方向の位置を求め、前記検出手段が検出した信号Ａ、Ｂの差により、前記ステアリングコラムのＹ方向の位置を求めて、前記第１のモータ（１１）と前記第２のモータ（２１）を制御するので、制御態様が簡素化されるにもかかわらず、高精度な制御が可能となる。

前記Ｘ方向はチルト方向であり、前記Ｙ方向はテレスコ方向であると好ましい。但しこれに限らず、Ｘ方向の任意成分とＹ方向の任意成分とを合成した方向をチルト方向又はテレスコ方向とできる。

前記制御手段は、イグニッションスイッチと連動して、前記ステアリングコラムを所定位置へと変位するように、前記駆動手段を制御すると、運転者の乗り降りがし易くなる。

前記ステアリングコラムの許容範囲を超えた変位を抑制する制限部材を有すると、フェイルセーフ機能が確保される。

前記制御手段は、駆動中に前記ステアリングコラムが許容範囲を超えようとするときは、前記駆動手段の制御を変更するので、制御の確実性を担保できる。「制御を変更する」とは、駆動手段を停止すること、駆動手段の制御を補正することのいずれも含む。

前記制御手段は、所定のタイミングで、前記ステアリングコラムを原点位置へと変位させるように前記駆動手段を制御し、前記ステアリングコラムが前記原点位置に移動したときに、前記検出手段のゼロ点校正を行うので、長期間使用した際における制御値のドリフトなどを抑制できる。

以下、本発明の実施の形態に係るチルト ・テレスコピック式の電動式ステアリングコラム装置を図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施の形態に係る電動式ステアリングコラム装置の斜視図であり、図２は、本実施の形態に係る電動式ステアリングコラム装置の側面図であり、図３は、本実施の形態に係る電動式ステアリングコラム装置の下面図であり、図４は、本実施の形態に係る電動式ステアリングコラム装置の上面図である。

筒状のコラム本体１は、その下端において軸線方向沿って延在する長孔１ａ内に挿通されたボルトＬＢに対して揺動可能に、不図示の車体に固定されたロワーブラケット３を介して不図示の車体に取り付けられるようになっている。駆動ユニットＤＵの筐体１０は、アッパブラケット２を介して不図示の車体に取り付けられるようになっている。図４に示すように、アッパブラケット２は、不図示の車体に固定された離脱プレート４に対して離脱可能に取り付けられている。また図２，３に示すように、アッパブラケット２と筐体１０とは、折り曲げられたエネルギ吸収プレート５を介して連結されている。コラム本体１内には、ステアリングホイールＳＷ（図１）と操舵機構（不図示）とを連結するステアリングシャフトＳが挿通され、不図示のベアリングにより回転自在に支持されている。

図５は、アッパブラケット２をボルト止め又は溶接で取り付けた状態で示す駆動ユニット部ＤＵの斜視図であり、図６は、アッパブラケット２を取りはずした状態で示す駆動ユニット部ＤＵの斜視図である。図６において、筐体１０の一端には、第１のモータ１１と第２のモータ２１とが固定されている。第１のモータ１１の回転軸は、不図示のカップリング（又は減速機構）を介して第１のねじ軸１２に連結されており、第２のモータ２１の回転軸は、不図示のカップリング（又は減速機構）を介して第２のねじ軸２２に連結されている。第１のねじ軸１２と第２のねじ軸２２とは、互いに平行に延在し、筐体１０に対して不図示の軸受により回転自在に支持されている。

第１のねじ軸１２には、第１のナット１３が螺合している。第１のナット１３は、第１のねじ軸１２の回転角に応じて軸線方向に移動するようになっている。第１のねじ軸１２と第１のナット１３とで第１の変換機構（すべりねじ機構）を構成する。

第１のナット１３には、２本のアーム片１４，１５の下端が枢動可能に連結されている。アーム片１４，１５の上端は、駆動軸３０に枢動可能に係合している。アーム片１４，１５が、第１のリンク部材Ｌ１を構成する。

一方、第２のねじ軸２２には、第２のナット２３が螺合している。第２のナット２３は、第２のねじ軸２２の回転角に応じて軸線方向に移動するようになっている。第２のねじ軸２２と第２のナット２３とで第２の変換機構（すべりねじ機構）を構成する。

第２のナット２３には、２本のアーム片２４，２５の下端が枢動可能に連結されている。アーム片２４，２５の上端は、駆動軸３０に枢動可能に係合している。アーム片２４，２５が、第２のリンク部材Ｌ２を構成する。第１のリンク部材Ｌ１の両端枢動端間の距離Ａは、第２のリンク部材Ｌ２の両端枢動端間の距離Ａに等しくなっている（図６）。

駆動軸３０の両端は、図５に示すようにガイド板３１に回転可能に取り付けられている。ガイド板３１は、コラム本体１の下面に取り付けられている。第１のモータ１１と第２のモータ２１は、不図示のスイッチにつながれたＥＣＵを介して電力を供給され、それぞれ独立して回転可能となっている。

図７、８は、本実施の形態にかかる電動式ステアリングコラム装置の側面図であるが、図２に対して簡略化して図示している。ステアリングコラムであるコラム本体１をチルト動作させる場合、運転者のスイッチの操作により、第１のモータ１１と第２のモータ２１とを逆方向に回転させる。すると、第１のねじ軸１２と第２のねじ軸２２が、互いに逆方向に回転するため、図７の矢印に示すように、第１のナット１３と第２のナット２３（図７で不図示）とは、例えば近接する方向に移動する。

かかる場合、第１のナット１３と第２のナット２３の移動量が等しければ、第１のリンク部材Ｌ１と第２のリンク部材Ｌ２とが駆動軸３０に対して枢動しながら接近しても、駆動軸３０はステアリングシャフトＳの軸線方向に移動しない。従って、ガイド板３１は軸線に直交する方向にのみ押し上げられ、これによりコラム本体１は、ステアリングシャフトＳと共にボルトＬＢ回りに揺動することで、上方側へのチルト動作が行われる。尚、明らかであるが、第１のナット１３と第２のナット２３とが、離れる方向に移動するように、第１のモータ１１と第２のモータ２１とを回転させれば、下方側へのチルト動作が行われることとなる。

これに対し、コラム本体１をテレスコ動作させる場合、運転者のスイッチの操作により、第１のモータ１１と第２のモータ２１とを同一方向に回転させる。すると、第１のねじ軸１２と第２のねじ軸２２が、互いに同一方向に回転するため、図８の矢印に示すように、第１のナット１３と第２のナット２３（図８で不図示）とは一体で、例えばステアリングホイール側に移動する。

かかる場合、第１のナット１３と第２のナット２３の移動量が等しければ、第１のリンク部材Ｌ１と第２のリンク部材Ｌ２とは、その姿勢（傾き）を維持したまま移動するため，駆動軸３０に対する相対位置関係は不変であり、従ってガイド板３１は押し上げ又は押し下げられることなく軸線方向にのみ移動する。これにより、コラム本体１は、ボルトＬＢが長孔１ａに沿って移動し、それと共にステアリングシャフトＳが伸長することで、例えば運転者側（車両後方側）へのテレスコ動作が行われる。尚、明らかであるが、第１のナット１３と第２のナット２３とが、運転者から遠ざかる方向に移動するように、第１のモータ１１と第２のモータ２１とを回転させれば、車両前方側へのテレスコ動作が行われることとなる。

更に、明らかであるが、第１のナット１３と第２のナット２３の移動量や速度を異なるように調整して駆動すれば、任意の方向へのチルト及びテレスコ動作を複合的に行うことができる。また、第１のナット１３や第２のナット２３の移動量や速度を前記センサにより検出し、その信号をもとにモータへの駆動信号を制御すれば、チルトおよびテレスコの動作もしくは前記複合動作をより安定させることができ望ましい。

次に、衝撃吸収動作について説明する。車両の衝突時に、慣性で前方に移動する運転者の体がステアリングホイールＳＷ（図１）に衝突し、所謂２次衝突が生じた場合、ステアリングホイールＳＷからの衝撃は、ステアリングシャフトＳ、コラム本体１，ガイド板３１、リンク部材Ｌ１，Ｌ２、ナット１３，２３，ねじ軸１２，２２、筐体１０という順序で、アッパブラケット２に伝達される。

アッパブラケット２と離脱プレート４とは、ステアリングシャフトＳの軸線方向に所定値以上の力が作用した場合には係脱するようになっているので、衝撃力を受けたアッパブラケット２は、離脱プレート４即ち車体から離脱する。このとき、衝撃吸収装置としてのエネルギ吸収プレート５は、アッパーブラケット２に支持されているため、アッパー側固定ボルト（図示せず）との間で折り曲げ位置が変位し、その際にエネルギを吸収するようになっている。ここで、ロアブラケット３は、車体に固定されたままであるが、コラム本体１は長孔１ａに沿って車両前方へ移動が可能であるため、運転者が受ける衝撃を緩和できる。尚、衝撃吸収装置はプレートのみならず、ワイヤー等のエネルギ吸収部材から構成されていても良い。アッパブラケット２の車体への取り付けをより強固にするためには アッパブラケット２とロアブラケット３を結合するか、もしくは筐体１０の一部を延長してロアブラケット３と結合するとよい。結合部は衝突時に離脱できるようにしておくことが望ましい。

本実施の形態によれば、コラム本体１をチルト及びテレスコ方向に駆動する装置を駆動ユニットＤＵとして設けているので、コンパクトな構成を提供できる。又、駆動ユニットＤＵに平行なねじ軸１２，２２を設けており、更に第１のリンク部材Ｌ１と第２のリンク部材Ｌ２の上端における駆動軸３０に枢動可能に取り付けられ同一の枢動軸線回りに枢動可能となるようにしたので、チルト・テレスコ動作の作用点が１点に集約され、これをガイド板３１を介してコラム本体１に取り付けることで、簡素且つコンパクトな構成を実現できる。ガイド板３１無しで、リンクの一端（駆動軸３０）を直接コラム本体１に連結しても良い

本実施の形態においては、図３に示すように、ねじ軸１２，２２の双方に、回転方向及び回転角度をそれぞれ検出するセンサＳ１，Ｓ２（検出手段としてのロータリーエンコーダ）を設けている。センサＳ１，Ｓ２からの検出信号は、制御手段であるＥＣＵに入力され、それに基づく駆動信号が、駆動手段である第１のモータ１１及び第２のモータ２１に出力されるようになっている。センサＳ１，Ｓ２の位置測定対象は、ねじ軸に限らず、モータの回転軸、減速器、リンク部材、ナットなど種々のものが考えられる。尚、ＥＣＵには、ステアリングコラムの操作スイッチからの信号ＯＰや、イグニッションスイッチからの信号ＩＧが入力されている。

ここで、図９を参照して、本実施の形態にかかる電動式ステアリングコラム装置の具体的な制御態様を説明する。図９においては図示を省略しているが、上述したように、第１のリンク部材（第１の駆動部材）Ｌ１の下端は、第１のねじ軸１２に螺合した第１のナット１３（図６参照）に連結されており、第２のリンク部材（第２の駆動部材）Ｌ２の下端は、第２のねじ軸２２に螺合した第２のナット２３（図６参照）に連結されている。従って、第１のリンク部材Ｌ１の下端の移動方向及び移動量は、第１のねじ軸１２の回転方向及び回転角度（原点からの検出パルス数）を検出することで求めることが出来、第２のリンク部材Ｌ２の下端の移動方向及び移動量は、第２のねじ軸２２の回転方向及び回転角度（原点からの検出パルス数）を検出することで求めることが出来る。原点におけるゼロ点校正については、例えば製造時に行うことができる。

図９において、駆動軸３０の移動許容範囲を一点鎖線の矩形枠で示しており、その原点Ｏは左上の隅とする。理解しやすいように、図９で上下方向をチルト方向とし、水平方向をテレスコ方向とするが、駆動軸３０の移動範囲の原点Ｏに対して、水平方向にＸ軸をとり右方を正とし、上下方向にＹ軸をとり下方を正として説明する。ここで、第１のリンク部材Ｌ１の下端の移動量（図で右方を正とする）をｘ１とし、第２のリンク部材Ｌ２の下端の移動量をｘ２とし、０≦ｘ１，ｘ２≦ｘｍａｘの範囲で移動可能であるものとする。すると、テレスコ方向における駆動軸３０は、０≦（ｘ１＋ｘ２）≦ｘｍａｘの範囲内で移動可能であることがわかる。

ここで、センサＳ１，Ｓ２からの検出信号を入力したＥＣＵは、（ｘ１＋ｘ２）がゼロであれば、駆動軸３０即ちステアリングコラムが最もテレスコ方向で引き込み側にあると判断し、テレスコ動作の下限であるから、それ以上リンク部材Ｌ１，Ｌ２が負方向（図９で左方）に移動しないように、モータ１１，２１に停止信号を出力する。一方、ＥＣＵは、（ｘ１＋ｘ２）がｘｍａｘであれば、テレスコ動作の上限であると判断する。更に、駆動軸３０即ちステアリングコラムが最もテレスコ方向で突き出し側にあると判断し、テレスコ動作の上限であるから、それ以上リンク部材Ｌ１，Ｌ２が正方向（図９で右方）に移動しないように、モータ１１，２１に停止信号を出力する。更に、ＥＣＵは、センサＳ１，Ｓ２からの検出信号により、駆動軸３０即ちステアリングコラムが、原点から所定のテレスコ位置にあることを検出することができる。

また、センサＳ１，Ｓ２からの検出信号を入力したＥＣＵは、（ｘ１−ｘ２）がゼロであれば、駆動軸３０即ちステアリングコラムが最もチルト方向で上げ側にあると判断し、チルト動作の上限であるとして、モータ１１，２１に停止信号を出力する。一方、ＥＣＵは、（ｘ１−ｘ２）がｙｍａｘであれば、駆動軸３０即ちステアリングコラムが最もチルト方向で下げ側にあると判断し、チルト動作の下限であるとして、モータ１１，２１に停止信号を出力する。更に、ＥＣＵは、センサＳ１，Ｓ２からの検出信号により、駆動軸３０即ちステアリングコラムが、原点から（ｘ１−ｘ２）に基づき決定される所定のチルト位置にあることを検出することができる。

このように、本実施の形態によれば、ＥＣＵが、センサＳ１，Ｓ２からの検出信号の和及び差に基づいて、モータ１１，２１を駆動するので、ソフトウェア的にシンプルなロジックで高精度な制御を行うことができる。尚、モータ１１，２１には、センサＳ１，Ｓ２からの検出信号に対してフィードバック制御を行い、例えば上限又は下限が近づいてきたら、モータ１１，２１の速度をゆるめるなどの制御を行うと、リンク部材のオーバーシュートなどを未然に防止できる。モータ１１，２１は同期させて、等しい速度で制御すると更に好ましい。但し、本発明は、以上に限られず、運転者の操作により操作した分だけリンク部材を駆動するオープン制御又は独立制御の形を採っても良い。

ところで、ＥＣＵから等しい駆動信号をモータ１１，２１に付与したとしても、モータ特性のバラツキや、減速機構、ねじ軸、ナット間の摩擦状態によって、ナット１３，２３の移動速度が不均一となり、リンク部材Ｌ１，Ｌ２の移動速度にバラツキが生じる場合がある。運転者の意思でチルト・テレスコ調整を行う場合には、ステアリングシャフトそのものが角度をもって取り付けられ、且つ明確なチルト方向、テレスコ方向の基準がないために、運転者が微妙な違いに気づく恐れは少ない。しかしながら、例えば図９に点線で軌跡を示すように、駆動軸３０の許容限界近傍で平行移動を行うように制御したときに、上述したバラツキによって、駆動軸３０の移動がふらつき、局所的に限界を超えてしまう恐れもある。

その対策としては、テレスコ方向の動作中に、（ｘ１−ｘ２）をリアルタイムで検出し、これがｙｍａｘを超えるか０未満になる恐れがある場合には、超えないようにモータ１１，２１にフィードバック制御を与えるか、或いは一旦停止させるのが好ましい。又、チルト方向の動作中に、（ｘ１＋ｘ２）をリアルタイムで検出し、これがｘｍａｘを超えるか０未満になる恐れがある場合には、超えないようにモータ１１，２１にフィードバック制御を与える、或いは一旦停止させるのが好ましい

尚、以上のようなソフトウェアを用いた手法で、駆動軸３０がチルト・テレスコ調整範囲を超えてしまうことを抑制する代わりに、もしくは併用して、機械的に駆動軸３０がチルト・テレスコ調整範囲を超えてしまうことを抑制するようにしても良い。具体的には、ステアリングコラムの可動部の重量や取り付け角に合わせて、自重キャンセル用のメカニカルばねを取り付けて、そのバランス位置を、チルト・テレスコ調整範囲内に中央近傍とする。すると、駆動軸３０がチルト・テレスコ調整範囲に近づくにつれて、駆動軸３０をチルト・テレスコ調整範囲の中央に戻そうとするメカニカルばねの付勢力が強まり、これにより例え駆動系のバラツキが生じても、駆動軸３０がチルト・テレスコ調整範囲を超えてしまうことを抑制できる。

以上述べたようなソフトウェア制御やメカニカルばね等による付勢によれば、駆動軸３０がチルト・テレスコ調整範囲を超えたときに衝接させる機械的ストッパを設けるよりも機械的ダメージが少なく、或いは簡素な機械的ストッパ（後述する図１１、１２に示す構成）を設けるだけで足り、衝接時のモータに対する電気的負荷の増大を抑えることができると共に、衝接時における異音や振動が低く運転者の違和感も少ないという利点がある。尚、このような現象は、同じチルト位置やテレスコ位置での調整を繰り返したりする場合に生じ、且つソフトウェア制御やメカニカルばね等による付勢も微小なものであるから、通常の動作時に運転者が気づく恐れはほとんどない。

ＥＣＵは、チルトアウェイ機能およびステアリングポジションメモリ機能を有する。例えば運転者がシートに座り、イグニッションスイッチをオンにした状態で、第１のモータ１１と第２のモータ２１とを駆動して、ステアリングホイールを最適なチルト・テレスコ位置にしたものとする。ここで、運転者がイグニッションスイッチをオフにすると、ＥＣＵは運転者が降車すると判断し、乗降を妨げないようにステアリングホイールを所定の待機位置へと駆動する（チルトアウェイ機能）。このとき、センサＳ１，Ｓ２はねじ軸１２，２２の回転方向及び回転角度を検出しており、その値をＥＣＵは不揮発性のメモリに記憶する。その後、運転者が再度乗車してイグニッションスイッチをオンにすれば、ＥＣＵ内のメモリに記憶された回転方向及び回転角度が読み出され、それに基づいてねじ軸１２，２２が元の回転位置になるまで第１のモータ１１と第２のモータ２１とを退避動作時とは逆に駆動する。これにより、ステアリングホイールが元のチルト・テレスコ位置に復帰することとなる（ステアリングポジションメモリ機能）。

図１０は、変形例にかかる電動式ステアリングコラム装置の主要部断面図である。上述した実施の形態では、コラム本体１を一体物としているが、図１０に示す変形例では、アウターコラム１Ａに摺動可能にインナーコラム１Ｂが嵌合されてコラム本体１を構成している。ステアリングシャフトＳは、インナーコラム１Ｂに対して軸受ＢＲＧにより回転自在に支持されたアッパ側シャフトＳ１と、ロア側シャフトＳ２とを、セレーション結合等により相対回転不能且つ軸線方向相対移動可能に連結してなる。インナーコラム１Ｂの外周に、ガイド板３１を取り付け、このガイド板３１に駆動ユニットＤＵ（図５，６参照）を取り付けることで、上述した実施の形態と同様の機能をもたせることが可能である。

図１１〜１３は、別な変形例にかかる電動式ステアリングコラム装置を示す図である。図１０に示す本変形例においては、駆動軸３０の両端が、筐体１０の両側壁に形成された矩形状の開口１０ａ内に配置されており、更に駆動軸３０の両端外周には、ゴムや樹脂からなる筒状の緩衝部材３２を取り付けると好ましい。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様である。緩衝部材３２の代わりに近接スイッチ（不図示）を設け、近接スイッチがオンすることに応じてモータを停止させると更に好ましい。

例えば、第１のモータ１１と第２のモータ２１とを同一方向に回転させると、駆動軸３０は図１２の左右方向に変位するが、緩衝部材３２が制限部材である筐体１０の開口１０ａの左右縁に衝接することで、それ以上の変位を制限するようになっている。即ち、開口１０ａがストッパとして機能し、テレスコ方向の変位制限を行うことができる。このとき、緩衝部材３２がゴム又は樹脂から形成されているので、開口１０ａに衝接しても打音が小さく衝撃力を低減できる。一方、第１のモータ１１と第２のモータ２１とを逆方向に回転させると、駆動軸３０は図１２の上下方向に変位するが、緩衝部材３２が筐体１０の開口１０ａの上下縁に衝接することで、それ以上の変位を制限するようになっている。即ち、開口１０ａがストッパとして機能し、チルト方向の変位制限を行うことができる。

ところで、長期間の使用により各部にガタなどが生じると、ＥＣＵのメモリに記憶した原点の位置と、実際の原点とにズレが生じ、ステアリングコラムの位置決め精度が低下する恐れがある。そこで、所定のタイミング（例えば５０回チルト又はテレスコ動作した後、イグニッションスイッチの投入時等）で、ＥＣＵが駆動ユニットＤＵに対して、駆動軸３０を強制的に原点へと移動させ、その際のセンサＳ１，Ｓ２の検出パルス数をリセットしてゼロとおくようにしている。

より具体的には、第１のモータ１１と第２のモータ２１とを逆方向に回転させて、任意の位置にある駆動軸３０を筐体１０の開口１０ａの上縁に当接させる（図１３の位置Ｃ）。かかる状態は、モータの負荷が、規定値を超えたり、センサ信号が一定期間変化しなかったりすることなどによりＥＣＵが検出できる。続いて、第１のモータ１１と第２のモータ２１とを先ほどとは逆に駆動し、駆動軸３０を開口１０ａの上縁から、センサＳ１，２の検出信号に基づきわずかな量Δだけ下降させる（図１３の位置Ｄ）。こうして駆動軸３０の引っ掛かりを回避した上で、更に第１のモータ１１と第２のモータ２１とを同方向に回転させて、駆動軸３０を筐体１０の開口１０ａの左縁に当接させる（図１３の位置Ｅ）。かかる状態も、同様にしてＥＣＵが検出できる。続いて、第１のモータ１１と第２のモータ２１とを先ほどとは逆に駆動し、駆動軸３０を開口１０ａの左縁から、センサＳ１，２の検出信号に基づきわずかな量Δだけ右方変位させる（図１３の位置Ｆ）。かかる位置を、駆動軸３０の原点とし、センサＳ１，Ｓ２のゼロ点校正を行う。即ち、かかる時点でのセンサＳ１，Ｓ２の検出信号をゼロと扱う。尚、以上の例においても、モータの負荷、センサ信号の滞留のほか、接触スイッチや近接スイッチを用いて位置検出を行える。

図１３では、駆動軸３０の原点を、開口１０ａの左上としたが、開口４０ａの４隅のいずれの位置でも良いし、図２に示す実施の形態の場合には、筐体１０の側面の切欠の左下、右下又は右上であって良い。又、ストッパは、駆動軸３０に当接する開口１０ａとしたが、リンク部材Ｌ１，Ｌ２やナット１３，２３が当接するものであっても良い。ステアリングコラムが移動可能範囲を超えたことは、ストッパに接触センサや近接スイッチを設けて検出しても良い。図１１、１２ に示すような機械的なストッパーは、センサ信号ｘ１、ｘ２によるチルト・テレスコ調整範囲の制御があれば不要である。逆に、センサ信号ｘ１、ｘ２による制御をせず、機械的なストッパーのみに頼ることも可能である。しかしながら、機械的なストッパーの突き当てやスイッチ（接触式・近接式）による検出により衝撃音やダメージが生じる恐れがあることを勘案すると、本発明のようなソフト的制御方式の方が好ましい。なお、但しフェイルセーフを充実させる観点からは、上述したように、ソフト的制御方式と機械的ストッパーやスイッチ（接触式・近接式）とを併用することがより好ましい。とくに、原点出しには、上述したように 機械的な突き当てによる方式やスイッチ（接触式・近接式）による検出方式との併用が好ましい。

図１４は、別な実施の形態にかかる電動式ステアリングコラム装置の、ステアリングシャフトの軸線直交断面図である。図１５は、本電動式ステアリングコラム装置の側面図であるが、フレームは点線で示している。図１４、１５において、不図示の車体にボックス状のフレーム１１０を取り付けている。フレーム１１０内には、円筒状のアウタコラム１０１が車体に対して位置調整可能に配置されている。アウタコラム１０１の一端（図１５で左端）に設けられたアーム状の取付部１０１ｂは、不図示のボルトにより不図示の車体に対して枢動可能に取り付けられ、これによりアウタコラム１０１は枢動点ＰＶ回りに枢動可能となっている。不図示のステアリングシャフトを回転自在に支持する円筒状のインナコラム１０２は、アウタコラム１０１に対して軸線方向に相対摺動可能に嵌合しており、図１５に示すように、アウタコラム１０１の下部に形成した切欠１０１ａより、その外面の一部が露出するようになっている

フレーム１１０は、第１のモータ１１１と第２のモータ１２１を側面に取り付けている。第１のモータ１１１の回転軸１１１ａは、図１４で左下方に向かって突出し、第２のモータ１２１の回転軸１２１ａは、図１４で右下方に向かって突出している。回転軸１１１ａには、ウォーム１１１ｂが形成され、回転軸１２１ａには、ウォーム１２１ｂが形成されている。

フレーム１１０に対して、第１のねじ軸１１２と、第２のねじ軸１２２とが平行して回転自在に配置されており、その各端部に取り付けられたウォームホイール１３１，１３２（一点鎖線で図示）は、ウォーム１１１ｂ、１２１ｂにそれぞれ噛合している。図１４から明らかであるが、回転軸１１１ａ、１２１ａの軸線は、ねじ軸１１２，１２２の軸線で形成される平面に対して、逆方向に同一角度でそれぞれ傾いている。ウォームホイール１３１，１３２と、ウォーム１１１ｂ、１２１ｂとを覆うギヤカバーは省略している。

第１のねじ軸１１２には、第１のナット１１３が螺合している。第１のナット１１３は、第１のねじ軸１１２の回転角に応じて軸線方向に移動するようになっている。第１のねじ軸１１２と第１のナット１１３とで第１の変換機構（すべりねじ機構）を構成する。

第１のナット１１３には、第１のリンク部材Ｌ１の下端が枢動可能に連結されている。第１のリンク部材Ｌ１の上端は、アウタコラム１０１の切欠１０１ａより露出したインナコラム１０２の取付部１０２ａに枢動可能に固定されている。

一方、第２のねじ軸１２２には、第２のナット１２３が螺合している。第２のナット１２３は、第２のねじ軸１２２の回転角に応じて軸線方向に移動するようになっている。第２のねじ軸１２２と第２のナット１２３とで第２の変換機構（すべりねじ機構）を構成する。

第２のナット１２３には、第２のリンク部材Ｌ２の下端が枢動可能に連結されている。第２のリンク部材Ｌ２の上端は、アウタコラム１０１の切欠１０１ａより露出したインナコラム１０２の取付部１０２ｂに枢動可能に固定されている。第１のリンク部材Ｌ１の両端枢動端間の距離は、第２のリンク部材Ｌ２の両端枢動端間の距離に等しくなっている。尚、リンク部材Ｌ１，Ｌ２の上端は、軸線方向にシフトしているが、一致していても良い。

第１のモータ１１１と第２のモータ１２１は、不図示のスイッチにつながれたＥＣＵを介して電力を供給され、それぞれ独立して回転可能となっている。

不図示のステアリングホイールをチルト動作させる場合、運転者のスイッチの操作により（もしくはＥＣＵの駆動制御により）、第１のモータ１１１と第２のモータ１１２とを同方向に回転させる。すると、ウォーム１１１ｂ、１２１ｂとウォームホイール１３１，１３２とを介して回転力が伝達され、第１のねじ軸１１２と第２のねじ軸１２２が、互いに逆方向に回転するため、第１のナット１１３と第２のナット１２３とは、例えば近接する方向に移動する。

かかる場合、第１のナット１１３と第２のナット１２３の移動量が等しければ、第１のリンク部材Ｌ１と第２のリンク部材Ｌ２とがインナコラム１０２に対して枢動しながら接近しても、アウタコラム１０１に対してインナコラム１０２はステアリングシャフトの軸線方向に移動しないが、フレーム１１０に対してアウタコラム１０１と共に上方に押し上げられる。これによりステアリングホイールは、ステアリングシャフトと共に枢動点ＰＶ回りに揺動することで、上方側へのチルト動作が行われる。尚、明らかであるが、第１のナット１１３と第２のナット１２３とが、離れる方向に移動するように、第１のモータ１１１と第２のモータ１１２とを回転させれば、下方側へのチルト動作が行われることとなる。

これに対し、コラム本体１をテレスコ動作させる場合、運転者のスイッチの操作により（もしくはＥＣＵの駆動制御により）、第１のモータ１１１と第２のモータ１１２とを逆方向に回転させる。すると、ウォーム１１１ｂ、１２１ｂとウォームホイール１３１，１３２とを介して回転力が伝達され、第１のねじ軸１１２と第２のねじ軸１２２が、互いに同一方向に回転するため、第１のナット１１３と第２のナット１２３とは一体で、例えばステアリングホイール側に移動する。

かかる場合、第１のナット１１３と第２のナット１２３の移動量が等しければ、第１のリンク部材Ｌ１と第２のリンク部材Ｌ２とは、その姿勢（傾き）を維持したまま移動するため，インナコラム１０１の上下方向位置は不変であるが、フレーム１１０及びアウタコラム１０１に対して軸線方向に移動する。これにより、ステアリングシャフトとともにステアリングホイールは、例えば運転者側（車両後方側）へ移動してテレスコ動作が行われる。尚、明らかであるが、第１のナット１１３と第２のナット１２３とが、運転者から遠ざかる方向に移動するように、第１のモータ１１１と第２のモータ１１２とを回転させれば、車両前方側へのテレスコ動作が行われることとなる。本実施の形態において、ＥＣＵにより上述した制御を用いてモータを駆動することは任意である。

以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。例えば、駆動ユニットＤＵは、コラム本体１の下側に配置されているが、コラム本体１の上側に配置されてもかまわない。又、両ねじ軸の螺旋溝巻き方向を逆にすれば、モータの回転方向を同一方向とすることでテレスコ駆動を実現し、逆方向とすることでチルト駆動を実現できる。更に、すべりねじ機構の代わりにボールねじ機構を用いることもできる。更に、本発明は、操舵機構に補助操舵力を出力する電動式パワーステアリング装置を、ステアリングコラムに設けた構成や、設けない構成のいずれにも適用することもできる。

本実施の形態に係る電動式ステアリングコラム装置の斜視図である。 本実施の形態に係る電動式ステアリングコラム装置の側面図である。 本実施の形態に係る電動式ステアリングコラム装置の下面図である。 本実施の形態に係る電動式ステアリングコラム装置の上面図である。 アッパブラケット２をボルト止め又は溶接で取り付けた状態で示す駆動ユニット部ＤＵの斜視図である。 アッパブラケット２を取りはずした状態で示す駆動ユニット部ＤＵの斜視図である。 本実施の形態にかかる電動式ステアリングコラム装置の側面図であり、チルト時の状態を示している。 本実施の形態にかかる電動式ステアリングコラム装置の側面図であり、テレスコ時の状態を示している。 一対のリンク部材と駆動軸の幾何学的関係を示す図である。 変形例にかかる電動式ステアリングコラム装置の主要部断面図である。 別な変形例にかかる電動式ステアリングコラム装置を示す斜視図である。 別な変形例にかかる電動式ステアリングコラム装置を示す側面図である。 別な変形例にかかる電動式ステアリングコラム装置を示す側面図である。 別な実施の形態にかかる電動式ステアリングコラム装置の、ステアリングシャフトの軸線直交断面図である。 本電動式ステアリングコラム装置の側面図である。

符号の説明

１ コラム本体
１Ａ アウターコラム
１Ｂ インナーコラム
１ａ 長孔
２ アッパブラケット
３ ロワーブラケット
４ 離脱プレート
５ エネルギ吸収プレート
１０ 筐体
１１ 第１のモータ
１２ 第１のねじ軸
１３ 第１のナット
１４，１５ アーム片
２１ 第２のモータ
２２ 第２のねじ軸
２３ 第２のナット
２４，２５ アーム片
３０ 駆動軸
３１ ガイド板
１０１ アウタコラム
１０１ａ 切欠
１０１ｂ 取付部
１０２ インナコラム
１０２ａ 取付部
１０２ｂ 取付部
１１０ フレーム
１１１ 第１のモータ
１１１ａ 回転軸
１１１ｂ ウォーム
１１２ 第１のねじ軸
１１３ 第１のナット
１２１ 第２のモータ
１２１ａ 回転軸
１２１ｂ ウォーム
１２２ 第２のねじ軸
１２３ 第２のナット
１３１，１３２ ウォームホイール
ＰＶ 枢動点
ＢＲＧ 軸受
ＥＣＵ 制御手段
Ｌ１ 第１のリンク部材
Ｌ２ 第２のリンク部材
ＤＵ 駆動ユニット
ＬＢ ボルト
Ｓ ステアリングシャフト
Ｓ１ アッパ側シャフト
Ｓ２ ロア側シャフト
ＳＷ ステアリングホイール

Claims (6)

1. ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムを、Ｘ方向及びＹ方向に対して位置調整可能に駆動する電動式ステアリングコラム装置において、
   車体に対して取り付けられた第１のモータ（１１）と、
   前記第１のモータに連結された第１の軸（１２）と、
   前記ステアリングコラムに対して一端を枢動可能に連結された第１のリンク部材（Ｌ１）と、
   前記第１の軸（１２）の回転運動を前記第１のリンク部材（Ｌ１）の他端の軸線方向運動に変換する第１の変換機構（１３）と、
   車体に対して取り付けられた第２のモータ（２１）と、
   前記第１の軸（１２）に並行し、前記第２のモータ（２１）に連結された第２の軸（２２）と、
   前記ステアリングコラムに対して一端を枢動可能に連結された第２のリンク部材（Ｌ２）と、
   前記第２の軸（２２）の回転運動を前記第２のリンク部材（Ｌ２）の他端の軸線方向運動に変換する第２の変換機構（２３）と、
   前記第１のリンク部材（Ｌ１）の位置を検出して、対応する信号Ａとして出力し、前記第２のリンク部材（Ｌ２）の位置を検出して、対応する信号Ｂとして出力する検出手段と、
   前記検出手段が検出した信号Ａ、Ｂの和により、前記ステアリングコラムのＸ方向の位置を求め、前記検出手段が検出した信号Ａ、Ｂの差により、前記ステアリングコラムのＹ方向の位置を求めて、前記第１のモータ（１１）と前記第２のモータ（２１）を制御する制御手段と、を有し、
   前記第１のリンク部材（Ｌ１）の他端と前記第２のリンク部材（Ｌ２）の他端とを逆方向に移動させることで、前記ステアリングコラムはＸ方向に移動可能となっており、
   前記第１のリンク部材（Ｌ１）の他端と前記第２のリンク部材（Ｌ２）の他端とを同一方向に移動させることで、前記ステアリングコラムはＹ方向に移動可能となっていることを特徴とする電動式ステアリングコラム装置。
2. 前記Ｘ方向はチルト方向であり、前記Ｙ方向はテレスコ方向であることを特徴とする請求項１に記載の電動式ステアリングコラム装置。
3. 前記制御手段は、イグニッションスイッチと連動して、前記ステアリングコラムを所定位置へと変位するように、前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動式ステアリングコラム装置。
4. 前記ステアリングコラムの許容範囲を超えた変位を抑制する制限部材を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動式ステアリングコラム装置。
5. 前記制御手段は、駆動中に前記ステアリングコラムが許容範囲を超えようとするときは、前記駆動手段の制御を変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電動式ステアリングコラム装置。
6. 前記制御手段は、所定のタイミングで、前記ステアリングコラムを原点位置へと変位させるように前記駆動手段を制御し、前記ステアリングコラムが前記原点位置に移動したときに、前記検出手段のゼロ点校正を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電動式ステアリングコラム装置。

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