JP5271564B2 - 操舵装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両等の操舵装置に関するものである。

車両のハンドル（操作子）には、ステアリングシャフトに連結されるハンドルの中央部に、衝突時に展開して運転者を保護するエアバッグが設けられている（例えば、特許文献１参照）。
従来の車両の一般的なハンドルは、ステアリングシャフトの軸心周りに回転するように構成されており、つまり、ハンドルの回転軸は１つで、ハンドルは１つの平面内で回転する。したがって、ハンドル操作中も常にハンドル面は運転者に対面しており、エアバッグの展開する方向も常に運転者の身体の正面に向いている。
特開２００５−１９９９８７号公報

ところで、近年、操作性の改善等を図るために、ハンドルをステアリングシャフトの軸心周りに回転可能で、且つ、前後方向に回転可能にした操舵装置が考えられている（以下、これを複合回転型の操舵装置と称す）。

この複合回転型の操舵装置では、ハンドルの前後方向の回転に伴って、ハンドル面が運転者に対面しないときがある。そのため、従来と同様にハンドルの中央部にエアバッグを取り付けた場合には、ハンドル面が運転者に対面していないときには、エアバッグの展開する方向が運転者の身体の正面から左右方向にずれてしまい、エアバッグの衝撃吸収性能を十分に発揮できない場合が想定される。

そこで、この発明は、エアバッグの展開方向を常に運転者の正面にすることができる複合回転型の操舵装置を提供するものである。

この発明に係る操舵装置は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、車体に固定されたステアリングコラム（例えば、後述する実施例におけるステアリングコラム２）と、前記ステアリングコラムに回転可能に取り付けられたステアリングシャフト（例えば、後述する実施例におけるステアリングシャフト５）と、前記ステアリングコラムに、軸受（例えば、後述する実施例における軸受１０）を介して前記ステアリングシャフトの軸心回りに回転可能に支持されたギヤハウジング（例えば、後述する実施例におけるギヤハウジング４）と、運転者が操作を行う操作子であるステアリングホイール（例えば、後述する実施例におけるステアリングホイール３）に固定され、前記ステアリングシャフトに対して直交するように配置されると共に前記ステアリングシャフトに対して噛合し、且つ前記ギヤハウジングに対してその軸心回りに回転可能とされた揺動軸（例えば、後述する実施例における揺動軸１２）と、を備え、前記ギヤハウジングは、前記ステアリングホイールを、異なる２つの軸である、前記ステアリングシャフトの軸心及び前記揺動軸の軸心に対して回転可能に支持する支持体とされ、前記ギヤハウジングにエアバッグ（例えば、後述する実施例におけるエアバッグ６）が取り付けられていることを特徴とする操舵装置（例えば、後述する実施例における操舵装置１）である。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の操舵装置において、前記ギヤハウジングには、前記揺動軸に固定された第１ベベルギヤ（例えば、後述する実施例における第１ベベルギヤ１３）と、前記ステアリングシャフトに固定され、前記第１ベベルギヤと噛合する第２ベベルギヤ（例えば、後述する実施例における第２ベベルギヤ９）と、が収容され、前記揺動軸は、軸受（例えば、後述する実施例における軸受１１）を介して前記ギヤハウジングに対してその軸心回りに回転可能とされていることを特徴とする操舵装置である。

請求項１に係る発明によれば、操作子をいずれの軸の周りに回転した場合にも、エアバッグの展開方向を常に運転者の正面に向けることができるので、衝突時には常にエアバッグの衝撃吸収性能を十分に発揮させることができる。

以下、この発明に係る操舵装置の実施例を図１から図６の図面を参照して説明する。以下に説明する各実施例は車両用操舵装置の態様である。

図１、図２はそれぞれ、車両用操舵装置１を一部破断して示す側面図および横断面図であり、操舵装置１は、車体に固定され後端を運転席前に配置されたステアリングコラム２と、運転者が操作を行うステアリングホイール（操作子）３と、ステアリングコラム２の後端に取り付けられステアリングホイール３を異なる２つの軸に対して回転可能に支持するギヤハウジング（支持体）４と、ステアリングコラム２に回転可能に取り付けられたステアリングシャフト５と、ギヤハウジング４に取り付けられた運転者用のエアバッグ６と、を備えている。

ここで、前後方向とは、ステアリングシャフト５の軸方向に沿う方向をいうものとし、必ずしも車体の前後方向と一致しない。また、後方とはステアリングシャフト５において運転席に接近する方向をいい、前方とは運転席から離反する方向をいうものとする。

ステアリングシャフト５はステアリングコラム２のシャフト挿通孔７を挿通し、軸受８を介してステアリングコラム２に回転可能に支持されている。ステアリングシャフト５の後端はステアリングコラム２の後端から後方へ突出しギヤハウジング４内に挿入されており、この後端には第２ベベルギヤ９が一体的に形成されている。ステアリングシャフト５の前端は転舵機構（図示略）に連結されており、ステアリングシャフト５を回転することにより転舵輪（図示略）を転舵することができる。

ギヤハウジング４は、本体４ａと蓋体４ｂから構成されて箱形をなし、ステアリングコラム２の後端に軸受１０を介してステアリングコラム２の軸心回りに回転可能に取り付けられている。ギヤハウジング４には、前述した第２ベベルギヤ９と、軸心をステアリングシャフト５と直交する方向に伸ばしてギヤハウジング４を貫通しギヤハウジング４に軸受１１を介して回転可能に支持された揺動軸１２と、揺動軸１２に固定され第２ベベルギヤ９と噛合する第１ベベルギヤ１３が収容されている。なお、ステアリングシャフト５の軸心の延長線と揺動軸１２の軸心とは互いに直交するように配置されている。

図３に示すように、ステアリングホイール３は、環状のリム５０と、中立状態におけるリム５０の下部中央から上方に延びる第１スポーク５１と、中立状態におけるリム５０の左右中央部を連結する第２スポーク５２とを備え、第１スポーク５１の上端がギヤハウジング４から下方に突出する揺動軸１２の下端にボルト５３を介して固定され、第２スポーク５２の中央部がギヤハウジング４から上方に突出する揺動軸１２の上端にボルト５４を介して固定され、これにより、ステアリングホイール３は揺動軸１２に固定されている。

ここで、ギヤハウジング４がステアリングシャフト５の軸心回りに回転可能であり、ギヤハウジング４に対して揺動軸１２がその軸心回りに回転可能であるので、ギヤハウジング４はステアリングホイール３を異なる２つの軸（ステアリングシャフト５の軸心と揺動軸１２の軸心）に対して回転可能に支持する支持体と言うことができる。

揺動軸１２とステアリングコラム２はガイド機構２０によって連結されている。ガイド機構２０は、ギヤハウジング４内において揺動軸１２に固定されたアーム１５と、ステアリングコラム２のカム部１６に軸方向移動可能且つ回転可能に外嵌された円筒状のスライダー２１と、ギヤハウジング４に設けられた窓１８を挿通し一端をアーム１５に回転可能に連結され他端をスライダー２１に回転可能に連結されたカムフォロワアーム２２と、ステアリングコラム２のカム部１６に形成されたカム溝１７と、スライダー２１の内面に不離一体に取り付けられカム溝１７に摺動可能に係合するピン２３と、から構成されている。
図４に示すように、カム溝１７は、カム部１６の軸心に沿って直線状に形成された直線部１７ａと、直線部１７ａを間に挟んだ両側にカム部１６の外周面に沿って螺旋状に形成された螺旋部１７ｂ，１７ｃと、直線部１７ａと螺旋部１７ｂ，１７ｃとを接続する曲線部１７ｄ，１７ｅとから構成されている。

このガイド機構２０においては、ピン２３がカム溝１７に係合しカム溝１７に沿ってのみ移動可能である。したがって、ピン２３が直線部１７ａを移動しているときには、スライダー２１はカム部１６に対して回転せず、カム部１６の軸心に沿って直線移動するだけであるが、ピン２３が曲線部１７ｄ，１７ｅを移動しているときには、スライダー２１はカム部１６の軸心に沿って移動しながらカム部１６の回りを回転し、ピン２３が螺旋部１７ｂ，１７ｃを移動しているときには、スライダー２１はカム部１６の回りで螺旋状に移動する。そして、スライダー２１がカム部１６の軸心回りに回転したときには、カムフォロワアーム２２とアーム１５と揺動軸１２を介してスライダー２１に連結されているギヤハウジング４も、スライダー２１と一体となって回転する。

また、エアバッグ６はギヤハウジング４の後面（運転席に向かう面）19に設置されており、エアバッグ６から延出するブラケット３１がボルト３２を介してハウジング４に固定されている。このエアバッグ６の展開方向は運転者の身体の正面に向けられている。

次に、このように構成された操舵装置１の作用を説明する。ここで、説明の都合上、ステアリングシャフト５の軸心方向をＸ軸、揺動軸１２上においてＸ軸と直交し且つ車幅方向に伸びる軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸に直交する軸をＺ軸とする。
操舵装置１では、中立状態において、揺動軸１２の軸心がＺ軸に一致し（図１参照）、アーム１５およびリム５０がＹＺ平面上に位置し（図１、図２参照）、ピン２３がカム溝１７の直線部１７ａの長手方向中央（図４においてＱ点）に位置するように設定されている。

この中立状態からステアリングホイール３をＸ軸回りに回転させようとしても、ピン２３とカム溝１７の直線部１７ａとの係合によりＸ軸回りに回転させることはできない。しかしながら、ピン２３を直線部１７ａに沿ってステアリングコラム２の軸心方向へ移動させることは可能である。

そこで、中立状態から転舵輪を転舵させるときには、ステアリングホイール３のリム５０の左右一方を前方へ、他方を後方へ移動することにより、ステアリングホイール３をＺ軸回り（すなわち、揺動軸１２回り）に回転させる。すると、ステアリングホイール３に連結された揺動軸１２と第１ベベルギヤ１３がステアリングホイール３と一体となってＺ軸回りに回転し、Ｚ軸回りに自転する第１ベベルギヤ１３に噛合する第２ベベルギヤ９がＸ軸回りに回転し、ステアリングシャフト５がＸ軸回りに回転する。これにより転舵輪を転舵することができる。また、このときにアーム１５が揺動軸１２と一体となって回転するので、これに伴ってカムフォロワアーム２２およびスライダー２１が前後方向へ移動せしめられ、ピン２３がカム溝１７の直線部１７ａに沿ってステアリングコラム２の軸心方向へ移動する。ここで、直線部１７ａの長さ設定により、ステアリングホイール６１の前後方向操作範囲を設定することができる。

また、ピン２３がカム溝１７の直線部１７ａに沿ってステアリングコラム２の軸心方向へ移動するときには、ギヤハウジング４はステアリングコラム２に対して回転しない。したがって、この間、エアバッグ６の展開方向は常に運転者の身体の正面に向いている。

そして、ピン２３がカム溝１７の曲線部１７ｄまたは１７ｅに達した後は、ステアリングホイール３を揺動軸１２回りに回転しながらギヤハウジング４をステアリングコラム２の軸心回りに回転する。すなわち、ステアリングホイール３を揺動軸１２回りに回転させながらステアリングシャフト５回りに回転させる複合的な回転を行う。
すると、ステアリングホイール３に連結された揺動軸１２とギヤハウジング４と第１ベベルギヤ１３がステアリングホイール３と一体となってＸ軸回りに回転するとともに、揺動軸１２と第１ベベルギヤ１３がステアリングホイール３と一体となって揺動軸１２回りに回転する。これにより、ピン２３をカム溝１７の曲線部１７ｄまたは１７ｅに沿って移動させることができる。
そして、この操作により、第１ベベルギヤ１３に噛合する第２ベベルギヤ９をＸ軸回りに回転することができ、転舵輪を転舵することができる。
ここで、この曲線部１７ｄ，１７ｅの曲率を適宜に設定することにより、直線部１７ａから螺旋部１７ｂ，１７ｃへの移行を滑らかにすることができる。

そして、ピン２３が螺旋部１７ｂまたは１７ｃに達した後は、ピン２３をカム溝１７の螺旋部１７ｂまたは１７ｃに沿って移動させるために、ギヤハウジング４をステアリングコラム２の軸心回りに回転する。すなわち、ステアリングホイール３をステアリングシャフト５回りに回転する。すると、ステアリングホイール３に連結された揺動軸１２とギヤハウジング４と第１ベベルギヤ１３がステアリングホイール３と一体となってＸ軸回りに回転し、第１ベベルギヤ１３に噛合する第２ベベルギヤ９がＸ軸回りに回転して、ステアリングシャフト５がＸ軸回りに回転する。これにより、転舵輪を転舵することができる。なお、ピン２３が螺旋部１７ｂ，１７ｃを移動するときには、ピン２３のカム部１６の軸心方向移動が規制され、該方向へは殆ど移動しない。ここで、螺旋部１７ｂ，１７ｃの長さ設定により、ステアリングホイール３のＸ軸回りの回転操作範囲を設定することができる。

また、ピン２３がカム溝１７の曲線部１７ｄ，１７ｅおよび螺旋部１７ｂ，１７ｃに沿って移動するときには、ギヤハウジング４がＸ軸回りに回転するが、回転中もギヤハウジング４の後面１９はＸ軸と直交する面上に位置している。したがって、この間も、エアバッグ６の展開方向は常に運転者の身体の正面に向いている。

すなわち、この操舵装置１では、中立状態に近い舵角領域ではステアリングホイール３の左右を前後方向へ移動することにより、ステアリングホイール３をＺ軸回りに回転して転舵輪を転舵させることができ、転舵角が所定角度に達した後はステアリングホイール３をＸ軸回りに回転することにより転舵輪を転舵させることができる。

その結果、操舵初期においては、運転者は腕の前後方向動作によって操舵することができるので、運転者は操作力を出し易く、操作速度も速くなり、運転者の負担を低減することができ、疲労を軽減することができる。

そして、ステアリングホイール３をいずれの軸（ステアリングシャフト５の軸心と揺動軸１２の軸心）回りに回転している時にも、エアバッグ６の展開方向を常に運転者の正面に向けることができる。その結果、衝突時に常にエアバッグ６の衝撃吸収性能を十分に発揮させることができる。

次に、操舵装置１の変形例を図５，図６を参照して説明する。
図５に示す変形例は、ハウジング４の後面１９に台座３３を固定し、この台座３３のエアバッグ取付面３４を、中立状態において上方に進むにしたがって運転席側に突出する傾斜面に形成し、エアバッグ取付面３４にエアバッグ６をブラケット３１、ボルト３２を介して固定したものである。
このようにすると、ステアリングホイール３のリム５０の回転面と、エアバッグ取付面３４を異なる角度にすることができるので、ステアリングホイール３の操作がし易いリム５０の面角度を維持しながら、エアバッグ６の展開方向を衝突吸収性能が最適に発揮できる方向に設定することができる。

ただし、この場合、ステアリングホイール３をＸ軸回りに回転させたときに、ギヤハウジング４の回転に伴って台座３３のエアバッグ取付面３４も回転し、エアバッグ６の展開方向が変わってしまうので、図５に示す態様は、ステアリングホイール３の総操舵量を少なく設定した操舵装置の場合であってステアリングホイール３の前後方向動作によって大部分の操舵を行うことができるように設定した操舵装置の場合に限られる。このような操舵装置であれば、エアバッグ６が回転する状態になるのは、車庫入れやＵターンなど低車速の運転領域であり、低車速であれば衝突しても衝突レベルが低いため、エアバッグ６が回転することによる展開性能の変動は問題にならないからである。

図６に示す変形例は、ハウジング４の運転席側に別のブラケット３５をボルト３６で固定し、このブラケット３５にエアバッグ６をブラケット３１、ボルト３２を介して固定したものである。この変形例の場合も、ステアリングホイール３のリム５０の回転面とブラケット３５のエアバッグ取付面３７を異なる角度にすることができ、ステアリングホイール３の操作がし易いリム５０の面角度を維持しながら、エアバッグ６の展開方向を衝突吸収性能が最適に発揮できる方向に設定することができる。
なお、ブラケット３１とボルト３２を省略して、エアバッグ６とブラケット３５を一体化することも可能である。
〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述した実施例は車両用操舵装置の操作子の態様で説明したが、この発明は他の移動体の操舵装置の操作子にも適用可能である。

この発明に係る操舵装置の実施例において一部破断して示す側面図である。 実施例の操舵装置の横断面図である。 実施例の操舵装置の正面図である。 実施例の操舵装置におけるカム部の側面図である。 実施例の操舵装置の第１の変形例を示す側面図である。 実施例の操舵装置の第２の変形例を示す側面図である。

符号の説明

１ 操舵装置
３ ステアリングホイール（操作子）
４ ギヤハウジング（支持体）
５ ステアリングシャフト（軸）
６ エアバッグ
１２ 揺動軸（軸）

Claims (2)

1. 車体に固定されたステアリングコラムと、
   前記ステアリングコラムに回転可能に取り付けられたステアリングシャフトと、
   前記ステアリングコラムに、軸受を介して前記ステアリングシャフトの軸心回りに回転可能に支持されたギヤハウジングと、
   運転者が操作を行う操作子であるステアリングホイールに固定され、前記ステアリングシャフトに対して直交するように配置されると共に前記ステアリングシャフトに対して噛合し、且つ前記ギヤハウジングに対してその軸心回りに回転可能とされた揺動軸と、を備え、
   前記ギヤハウジングは、前記ステアリングホイールを、異なる２つの軸である、前記ステアリングシャフトの軸心及び前記揺動軸の軸心に対して回転可能に支持する支持体とされ、
   前記ギヤハウジングにエアバッグが取り付けられていることを特徴とする操舵装置。
2. 請求項１に記載の操舵装置において、
   前記ギヤハウジングには、
   前記揺動軸に固定された第１ベベルギヤと、
   前記ステアリングシャフトに固定され、前記第１ベベルギヤと噛合する第２ベベルギヤと、が収容され、
   前記揺動軸は、軸受を介して前記ギヤハウジングに対してその軸心回りに回転可能とされていることを特徴とする操舵装置。

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