WO2020080435A1 - ステアリング装置 - Google Patents

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WO2020080435A1
WO2020080435A1 PCT/JP2019/040750 JP2019040750W WO2020080435A1 WO 2020080435 A1 WO2020080435 A1 WO 2020080435A1 JP 2019040750 W JP2019040750 W JP 2019040750W WO 2020080435 A1 WO2020080435 A1 WO 2020080435A1
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WO
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steering
column
shaft
steering wheel
torque
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PCT/JP2019/040750
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Inventor
祥史 黒川
Original Assignee
日本精工株式会社
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Publication date
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    • B62D1/187—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable with tilt adjustment; with tilt and axial adjustment
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    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
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    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0472—Controlling the motor for damping vibrations

Definitions

  • the present invention relates to a steering device for giving a steering angle to steering wheels of an automobile.
  • FIG. 9 shows an example of a conventional steering device.
  • the illustrated steering device includes a steering wheel 1 operated by a driver, a steering shaft 2, a steering column 3, a pair of universal joints (cardan joints) 4a and 4b, an intermediate shaft 5, and a rack and pinion type.
  • a steering gear unit 6 and a pair of tie rods 7 are provided.
  • the front-rear direction, the width direction, and the up-down direction refer to the front-rear direction, the width direction, and the up-down direction of the vehicle body to which the steering device is assembled.
  • the steering column 3 has a tubular shape.
  • the steering column 3 is arranged so as to incline downward as it goes forward, and is supported by the vehicle body.
  • the steering shaft 2 is rotatably supported inside the steering column 3.
  • the steering wheel 1 is supported and fixed to the rear end of the steering shaft.
  • the front end of the steering shaft 2 is connected to the pinion shaft 8 of the steering gear unit 6 via a pair of universal joints 4 a and 4 b and an intermediate shaft 5.
  • the pinion shaft 8 can be rotated.
  • the rotation of the pinion shaft 8 is converted into a linear motion of a rack shaft (not shown), and pushes and pulls the pair of tie rods 7.
  • a steering angle corresponding to the operation amount of the steering wheel 1 is given to the pair of steered wheels.
  • the steering device of an automobile usually has a tilt mechanism that allows the height position of the steering wheel to be adjusted according to the physique and driving posture of the driver.
  • a tilt mechanism there is known a swing-type tilt mechanism that swings and displaces only the steering shaft and the rear side of the steering column when adjusting the height position of the steering wheel (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-295246). , JP-A-2000-85590, JP-A-2005-125926, and JP-A-2005-153879).
  • a steering column 3a has a tubular front column 9 supported and fixed to a vehicle body, and a tubular column arranged on the rear side of the front column 9. It is divided into two, i.e., the rear column 10 and the rear column 10. The front end of the rear column 10 is connected to the rear end of the front column 9 so as to be swingable about the swing shaft 14 in the width direction.
  • the steering shaft 2a is also divided into a front shaft 11 that is rotatably supported inside the front column 9 and a rear shaft 12 that is rotatably supported inside the rear column 10. A rear end portion of the front shaft 11 and a front end portion of the rear shaft 12 are connected by a universal joint (cardan joint) 13 so as to be swingable and capable of transmitting torque.
  • FIG. 11A shows the case where the height position of the steering wheel 1 is set to the upper end position of the adjustable range. In this case, the inclination angle of the central axis Sr of the rear column 10 with respect to the horizontal plane P is ⁇ H.
  • FIG. 11B shows a case where the height position of the steering wheel 1 is the lower end position of the adjustable range. In this case, the inclination angle of the central axis Sr of the rear column 10 with respect to the horizontal plane P is: ⁇ L.
  • JP-A-8-295246 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-85590 JP, 2005-125926, A JP 2005-153879 A
  • the front column 9 supported and fixed to the vehicle body is arranged so as to incline downward as it goes forward, and the front column 9 with respect to the horizontal plane P is inclined.
  • the inclination angle ⁇ of the central axis Sf of the column 9 is set to be relatively large. Specifically, the inclination angle ⁇ of the central axis Sf of the front column 9 with respect to the horizontal plane P is as shown in FIG. 11B when the height position of the steering wheel 1 is set to the lower end position of the adjustable range.
  • the inclination angle ⁇ L of the central axis Sr of the rear column 10 with respect to the horizontal plane P is set to be larger ( ⁇ > ⁇ L). At least in this case, the front end portion of the front column 9 is disposed below the portion of the extension line of the central axis Sr of the rear column 10 that exists at the same front-back position as the front end portion of the front column 9.
  • the central axis Sf of the front column 9 has a relatively large inclination angle ⁇ so that the space under the driver's seat becomes narrower in the vertical direction toward the front. It is inclined. Therefore, there is room for improvement in terms of widening the space under the driver's seat in the vertical direction.
  • An object of the present invention is to realize a structure of a steering device that can secure a wide space under the driver's seat in the vertical direction.
  • the steering apparatus of the present invention includes a steering column and a steering shaft rotatably supported inside the steering column.
  • the steering column has a tubular front column supported and fixed to a vehicle body, and a tubular rear column that is arranged on the rear side of the front column and has a front end portion connected to a rear end portion of the front column. With side columns.
  • the steering shaft has a front shaft that is rotatably supported inside the front column, and a rear end that is rotatably supported inside the rear column and that supports and fixes a steering wheel. It has a side shaft and a universal joint connecting the rear end of the front shaft and the front end of the rear shaft.
  • the central axis of the rear column is arranged so as to incline downward with respect to the horizontal plane.
  • the front end of the front column is always disposed above a portion of the extension line of the central axis of the rear column that is present at the same front-back position as the front end.
  • the center axis of the front column can be arranged parallel to the horizontal plane.
  • the center axis of the front column may be arranged so as to incline upward with respect to the horizontal plane.
  • the front end of the rear column can be connected to the rear end of the front column so as to be swingable about a swing shaft extending in the width direction.
  • the height position of the steering wheel can be adjusted based on swinging the rear column.
  • the front end portion of the front column is the front end portion of the extension line of the central axis of the rear column. It is arranged above a portion existing at the same front-back direction position.
  • a steering device of the present invention is configured to include the steering shaft, and is arranged in a part of a steering force transmission path that connects the steering wheel to a steered wheel, and is an auxiliary force for reducing an operating force of the steering wheel.
  • An electric assist device for inputting can be provided.
  • the electric assist device can be controlled so as to cancel at least a part of fluctuations of the angular velocity of rotation and the torque transmitted by the universal joint by the assisting force.
  • the steering device of the present invention includes a steering side device to which a steering wheel is attached, and a steering side device for imparting a steering angle to a pair of steered wheels, and the steering side device and the steering side device are electrically connected. It is possible to apply to a steering device of a steer-by-wire system, which is coupled to the.
  • the steering device of the present invention may include an electric reaction force application device that applies a reverse torque, which is an operation reaction force of the steering wheel, to the front shaft.
  • the electric reaction force application device can be controlled so as to cancel at least a part of fluctuations in the angular velocity of rotation and the torque transmitted by the universal joint by the reverse torque.
  • the steering device of the present invention may include an electric reaction force applying device that applies a reverse torque, which is an operation reaction force of the steering wheel, to the rear shaft.
  • the steering device of the present invention it is possible to secure a wide space at the foot of the driver's seat in the vertical direction.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing a driver's seat of a vehicle in which a steering device according to a first example of an embodiment of the present invention is assembled and its peripheral portion.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the steering device according to the first example assembled to a vehicle.
  • FIG. 3A is a diagram in which the height position of the steering wheel in the right half portion of the steering device shown in FIG. 2 is set to the upper end position of the adjustable range
  • FIG. FIG. 4B is a diagram in which the height position of the steering wheel for the right half portion is set to the center position of the adjustable range
  • FIG. 4B illustrates the height position of the steering wheel for the right half portion that can be adjusted. It is the figure which made the lower end position of various ranges.
  • FIGS. 4 (a) to 4 (c) are diagrams corresponding to FIGS. 3 (a) to 3 (c) regarding the second example of the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5 (a) to 5 (c) are diagrams corresponding to FIGS. 3 (a) to 3 (c) regarding the third example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view similar to FIG. 2 regarding the fourth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7: is a figure similar to FIG. 2 regarding the 5th example of embodiment of this invention.
  • FIG. 8: is a figure similar to FIG. 2 regarding the 6th example of embodiment of this invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing an example of a conventional steering device.
  • FIG. 9 is a perspective view showing an example of a conventional steering device.
  • FIG. 10 is a side view schematically showing a part of a steering device including a conventional swing-type tilt mechanism.
  • 11A is a diagram of the steering device of FIG. 10 in which the height position of the steering wheel is the upper end position of the adjustable range
  • FIG. 11B is a diagram of the steering device of FIG. It is a figure which made the height position of a steering wheel into the lower end position of the adjustable range.
  • the steering device of this example includes a steering shaft 2b and a steering column 3b.
  • the steering device of this example includes a front universal joint 4c and a rear universal joint 4d that form a pair of universal joints (Cardan joints), an intermediate shaft 5a, a rack and pinion type steering gear unit 6a, and an electric motor. And an assist device 16.
  • the steering wheel 1 operated by the driver D is supported and fixed to the rear end of the steering shaft 2b.
  • the steering shaft 2b is rotatably supported inside a steering column 3b supported by the vehicle body.
  • the front end portion of the steering shaft 2b is connected to the pinion shaft 8a of the steering gear unit 6a via the electric assist device 16, the rear universal joint 4c, the intermediate shaft 5, and the front universal joint 4d. .
  • the pinion shaft 8a can be rotated.
  • the rotation of the pinion shaft 8a is converted into a linear motion of a rack shaft (not shown), and pushes and pulls the pair of tie rods 7 (see FIG. 9).
  • the pair of steered wheels 15 is provided with a steering angle according to the operation amount of the steering wheel 1.
  • the electric assist device 16 includes a steering shaft 2b and is a part of a steering force transmission path that connects the steering wheel 1 to the steered wheels 15, and includes a front end portion of the steering shaft 2b and a rear universal joint 4c. It is located between.
  • the electric assist device 16 is connected to an electric motor serving as a power source, a speed reducer such as a worm speed reducer, a front end portion of the steering shaft 2b via a torsion bar, and a universal joint 4c on the rear side.
  • An output shaft, a torque sensor, and a controller are provided. The electric assist device 16 detects the direction and magnitude of the torque input from the steering wheel 1 to the steering shaft 2b by the torque sensor.
  • the control unit drives the electric motor according to the direction and magnitude of the detected torque, the vehicle speed signal, and the like.
  • An auxiliary torque (auxiliary force) obtained by increasing the torque generated by the electric motor by the speed reducer is applied to the output shaft.
  • the rear universal joint 4c rotates with a torque larger than the torque input from the steering wheel 1 to the steering shaft 2b.
  • the steering force which is the force required to operate the steering wheel 1, is reduced.
  • the steering device of this example is provided with a swing-type tilt mechanism for adjusting the height position of the steering wheel 1.
  • the steering column 3b has a cylindrical front column 9a arranged on the front side and a cylindrical rear column 10a arranged on the rear side.
  • the front end of the rear column 10a is connected to the rear end of the front column 9a so as to be swingable about a swing shaft 14a extending in the width direction.
  • the front column 9a is arranged horizontally and is supported and fixed to the vehicle body using a column fixing member such as a support bracket (not shown).
  • the front column 9a is arranged in parallel with the floor surface 17 of the vehicle compartment, which is a horizontal plane, while being supported and fixed to the vehicle body.
  • the electric assist device 16 is supported and fixed to the front end of the front column 9a.
  • the range in which the rear column 10a can be pivotally displaced with respect to the front column 9a is regulated by a regulation unit (not shown) to a predetermined range, which is a range between FIGS. 3 (a) to 3 (c).
  • the rear column 10a is always arranged so as to incline in a downward direction as it goes forward, regardless of any swing position within the predetermined range.
  • the inclination angle of the central axis Sr of the rear column 10a with respect to the horizontal plane P (central axis Sf of the front column 9a) becomes ⁇ H at the swinging position of the upper end shown in FIG. 3 (a), and is shown in FIG. 3 (c).
  • the front column 9a since the front column 9a is arranged horizontally, the front end portion of the front column 9a always has an extension line of the central axis Sr of the rear column 10a regardless of the swing position of the rear column 10a. Of these, it is arranged above a portion existing at the same front-back direction position as the front end portion of the front column 9a.
  • the steering shaft 2b is capable of swinging a front shaft 11a arranged on the front side, a rear shaft 12a arranged on the rear side, a rear end portion of the front shaft 11a and a front end portion of the rear shaft 12a, and a torque. And a universal joint (cardan joint) 13a that is communicatively coupled.
  • the front shaft 11a is rotatably supported by a rolling bearing (not shown) inside the front column 9a. In this state, the front shaft 11a is arranged coaxially with the front column 9a.
  • the rear shaft 12a is rotatably supported by a rolling bearing (not shown) inside the rear column 10a. In this state, the rear shaft 12a is arranged coaxially with the rear column 10a.
  • the swing center of the universal joint 13a is located on the center axis of the swing shaft 14a. Accordingly, the swing of the rear column 10a with respect to the front column 9a and the swing of the rear shaft 12a with respect to the front shaft 11a are smoothly performed in synchronization with each other.
  • the height position of the steering wheel 1 can be adjusted within the predetermined range, which is the range in which the rear column 10a can be rockingly displaced with respect to the front column 9a. That is, FIG. 3A shows a state in which the height position of the steering wheel 1 is the upper end position of the adjustable range, and FIG. 3C shows a state in which the height position of the steering wheel 1 is adjustable. 3 (b) shows a state in which the height position of the steering wheel 1 is in the center position of the adjustable range.
  • the steering device of this example includes a lock mechanism (not shown). With the lock mechanism, the swing displacement of the rear column 10a with respect to the front column 9a is made possible, and the height position of the steering wheel 1 can be adjusted, and the swing displacement of the rear column 10a with respect to the front column 9a. As a disabled state, it is possible to switch between a state in which the height position of the steering wheel 1 is maintained at the adjusted position.
  • the front column 9a front shaft 11a
  • the joint angle of the universal joint 13a which is an angle, may become large.
  • the universal joint 13a has a joint angle
  • the angular velocity and torque of the rotation transmitted by the universal joint 13a vary. Further, the degree of fluctuation of the angular velocity and the torque increases as the joint angle of the universal joint 13a increases.
  • the joint angle of the universal joint 13a becomes large depending on the height position of the steering wheel 1, the angular velocity of rotation and the torque transmitted from the rear shaft 12a to the front shaft 11a vary greatly.
  • Such a variation may be transmitted to the steering wheel 1 as a reaction, and may give a feeling of strangeness to the driver D who operates the steering wheel 1.
  • the driver D when the driver D operates the steering wheel 1 with a constant torque, the driver D feels strange that the angular velocity of the steering wheel 1 fluctuates, or the driver D operates the steering wheel 1 at a constant angular velocity. At this time, the driver D may have an uncomfortable feeling that the torque required to operate the steering wheel 1 varies.
  • At least a part (preferably all) of the fluctuations of the angular velocity and torque of the rotation transmitted by the universal joint 13a are electrically driven.
  • the assist torque generated by the assist device 16 is used for canceling.
  • the angular velocity and torque of rotation transmitted by the universal joint 13a change depending on the rotational position of the universal joint 13a (rotational angle of the yoke).
  • the relationship between the angular velocity and torque of rotation transmitted by the universal joint 13a and the rotational position of the universal joint 13a varies depending on the joint angle of the universal joint 13a.
  • the previously-researched relationship for each joint angle of the universal joint 13a is stored in the control unit of the electric assist device 16 in the form of a mathematical expression or a map. Further, a sensor that detects the joint angle of the universal joint 13a and the rotational position of the universal joint 13a is provided, and the detection value of the sensor is input to the control unit of the electric assist device 16. If necessary, at least one detection value of the angular velocity, the angular acceleration, and the torque transmitted by the universal joint 13a, which is detected by a torque sensor or the like included in the electric assist device 16, is transmitted to the control unit of the electric assist device 16. I am trying to enter.
  • the control unit of the electric assist device 16 utilizes the detected values input as described above and the relationship stored as described above to change the angular velocity and torque of the rotation transmitted by the universal joint 13a. In addition to the above, the electric assist device 16 is caused to generate an auxiliary torque that cancels the obtained fluctuation.
  • the inclination angle of the rear column 10a which is an amount equivalent to the joint angle of the universal joint 13a.
  • a sensor that detects the (column position) or the height position of the steering wheel 1 can be used.
  • displacement sensors can be used as these sensors.
  • the sensor for detecting the rotational position of the universal joint 13a in addition to the sensor for directly detecting the rotational position of the universal joint 13a, for example, the front shaft 11a or the rear shaft which is an amount equivalent to the rotational position of the universal joint 13a.
  • a sensor that detects the rotational position (rotation angle) of the steering wheel 12a or the steering wheel 1 can be employed.
  • a rotation sensor including an encoder or a torque sensor included in the electric assist device 16 can be used.
  • the angular velocity and torque of rotation transmitted by each of the pair of universal joints 4c and 4d existing on both sides of the intermediate shaft 5a also fluctuate.
  • the assembling phases in the rotational direction of the universal joints 4c and 4d are shifted from each other so that the fluctuation is canceled out between the universal joints 4c and 4d.
  • the intermediate shaft 5a becomes long. Therefore, by merely shifting the assembly phases of the universal joints 4c and 4d in the rotational direction from each other, fluctuations in the angular velocity and torque of the rotation transmitted by the universal joints 4c and 4d are canceled between the universal joints 4c and 4d. It is also possible that you cannot.
  • fluctuations in the angular velocity and torque of rotation transmitted by each of the universal joints 4c and 4d are also changed in the same manner as fluctuations in the angular velocity and torque of rotation transmitted by the universal joint 13a.
  • the electric assist device 16 can also be controlled so as to be canceled by the auxiliary torque.
  • the front column 9a is arranged horizontally. Therefore, as shown in FIGS. 11A and 11B, the front column 9 supported and fixed to the vehicle body is arranged so as to incline downward as it goes forward, and the horizontal plane P Compared with the structure in which the inclination angle ⁇ of the central axis Sf of the front column 9 is set to be relatively large, the steering device of this example can secure a wide space 18 at the foot of the driver's seat in the vertical direction.
  • the front end portion of the front column 9a is always rearward regardless of the swing position of the rear column 10a. It is arranged above the portion of the extension line of the central axis Sr of the side column 10a that is present at the same front-back direction position as the front end of the front column 9a. That is, even if the rear column 10a is in the lower swing position shown in FIG. 3 (c) within the predetermined range in which the rear column 10a can be swingably displaced with respect to the front column 9a, the front column is not changed.
  • the front end of 9a is disposed above a portion of the extension line of the central axis Sr of the rear column 10a that is located at the same front-back direction position as the front end of the front column 9a. Therefore, at least when the height position of the steering wheel 1 shown in FIG. 11B is set to the lower end position of the adjustable range, the front end portion of the front column 9 extends from the central axis Sr of the rear column 10.
  • the space 18 at the foot of the driver's seat is wider in the up-down direction than in the conventional structure in which the line is arranged below the portion existing at the same front-back direction position as the front end of the front column 9. Can be secured. Therefore, the habitability in the driver's seat can be improved accordingly.
  • the front column 9a is supported and fixed to the vehicle body, and is arranged so as to incline downward as it goes forward.
  • the inclination angle ⁇ 1 (gradient) of the central axis Sf of the front side column 9a with respect to the horizontal plane P is, as shown in FIG. 4C, the lower end position of the range in which the height position of the steering wheel 1 can be adjusted. Is set to be smaller than the inclination angle ⁇ L (gradient) of the central axis Sr of the rear column 10a with respect to the horizontal plane P ( ⁇ 1 ⁇ L).
  • the front end portion of the front column 9a is always the front end portion of the front column 9a in the extension line of the central axis Sr of the rear column 10a regardless of the swing position of the rear column 10a. It is arranged above the portion existing in the same front-back direction position.
  • the space 18 (see FIG. 1) at the foot of the driver's seat should be secured in the vertical direction.
  • the inclination angle ⁇ 1 of the central axis Sf of the front side column 9a with respect to the horizontal plane P is set to 30 degrees or less from the viewpoint of ensuring a wide space 18 at the foot of the driver seat in the vertical direction. It is preferable.
  • Other configurations and operations are similar to those of the first example.
  • the front column 9a is supported and fixed to the vehicle body and is arranged so as to incline upward as it goes forward. That is, the front column 9a is inclined upward as it goes forward as compared with the horizontal plane P. Also in the case of this example, the front end of the front column 9a is always the same as the front end of the front column 9a in the extension line of the central axis Sr of the rear column 10a regardless of the swing position of the rear column 10a. It is arranged above the portion existing in the direction position.
  • the space 18 (see FIG. 1) at the foot of the driver's seat should be secured in the vertical direction.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the central axis Sf of the front column 9a with respect to the horizontal plane P is 25 degrees or less from the viewpoint of realizing a practical layout such as suppressing the length of the intermediate shaft 5a. It is preferable to set to.
  • Other configurations and operations are similar to those of the first example.
  • the installation location of the electric assist device 16a is different from that of the first example.
  • the electric assist device 16a is configured to include the steering shaft 2b, and is a part of the steering force transmission path that connects the steering wheel 1 to the steered wheels 15 (see FIG. 1).
  • the pinion shaft 8a is connected via the electric assist device 16a.
  • the front end of the front shaft 11a is directly connected to the rear universal joint 4c.
  • the electric assist device 16a applies an auxiliary torque to the pinion shaft 8a and changes the angular velocity and torque of the rotation transmitted by the universal joint 13a. Is controlled so as to be canceled by the auxiliary torque generated.
  • Other configurations and operations are similar to those of the first example.
  • the steering device of the present example is a steer-by-wire type steering device.
  • the steer-by-wire type steering device includes a steering side device 19 to which the steering wheel 1 is attached, and a steered side device 20 for imparting a steering angle to a pair of steering wheels 15 (see FIG. 1).
  • the steering side device 19 and the steered side device 20 are electrically coupled.
  • the operation amount of the steering wheel 1 is detected by a sensor, and the actuator of the steered side device 20 is driven based on the output signal of the sensor to steer the pair of steering wheels 15. Corners are added.
  • the steering-side device 19 of this example includes a steering shaft 2b and a steering column 3b that form a steering device.
  • the steering-side device of this example further includes an electric reaction force application device 21.
  • the front column 9a that constitutes the steering column 3b is horizontally arranged while being supported and fixed to the vehicle body.
  • the electric reaction force application device 21 is supported by the front end of the front column 9a.
  • the electric reaction force application device 21 has an electric motor that serves as a power source and a speed reducer, and drives the electric motor as the driver D operates the steering wheel 1.
  • the torque of the electric motor is increased by the speed reducer and is then transmitted to the front shaft 11a as a reverse torque that is a torque in a direction opposite to the rotation direction of the steering wheel 1.
  • the magnitude of the operation reaction force applied to the steering wheel 1 is basically determined according to the rotational position of the steering wheel 1, the torque input from the steering wheel 1 to the steering shaft 2b, and the like acquired by the sensor. To be done.
  • the electric reaction force application device 21 changes the angular velocity and torque of the rotation transmitted by the universal joint 13a from the electric reaction force application device 21 to the front shaft 11a, similarly to the electric assist device 16 of the first example. It is controlled to cancel by the reverse torque transmitted to the.
  • FIG. 10a A sixth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the installation location of the electric reaction force application device 21a is different from that of the fifth example.
  • the electric reaction force application device 21a is supported by the rear column 10a that constitutes the steering column 3b.
  • the electric reaction force application device 21a transmits the torque of the electric motor to the rear shaft 12a after increasing the torque of the electric motor by the speed reducer. As a result, the operation reaction force based on the torque is applied to the steering wheel 1.
  • the torque (operation reaction force) applied from the electric reaction force application device 21a to the steering shaft 2b is input to the rear shaft 12a located closer to the steering wheel 1 than the universal joint 13a. Therefore, it is not necessary to cancel the fluctuations of the angular velocity of rotation and the torque transmitted by the universal joint 13a by the torque input from the electric reaction force application device 21a to the rear shaft 12a.
  • the front side column 9a and the front side shaft 11a can be used, for example, as installation locations of sensors for detecting the operation amount of the steering wheel 1. Other configurations and operations are similar to those of the first and fifth examples.
  • the structures of the respective examples of the embodiments of the present invention can be implemented in an appropriate combination as long as no contradiction occurs.
  • the front column is supported and fixed to the vehicle body, and the front column is positioned with respect to the horizontal plane.
  • a tilted configuration can be employed.
  • the present invention relates to a steering wheel having a structure in which the inclination angle of the central axis of the rear side column with respect to the horizontal plane is kept constant, that is, a steering wheel structure having no tilt function for adjusting the height position of the steering wheel. It can also be applied to a device.
  • the steering shaft, the steering column, the lock mechanism, and the like have more specific structures, which are disclosed in JP-A-8-295246, 2000-85590, and 2005-125926.
  • the structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-153879 can be adopted.
  • the present invention further includes a steering device having a structure further including a function of adjusting the front-rear position of the steering wheel, and a function of electrically adjusting the position of the steering wheel, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-153879. It can also be applied to a steering device having a different structure.

Abstract

【課題】運転席の足元の空間を上下方向に関して広く確保できるステアリング装置の構造を実現する。 【解決手段】ステアリングコラム３ｂは、筒状の前側コラム９ａと、前側コラム９ａの後端部に対して連結された前端部を有する筒状の後側コラム１０ａとを有する。ステアリングシャフト２ｂは、前側コラム９ａの内側に回転自在に支持された前側シャフト１１ａと、後側コラム１０ａの内側に回転自在に支持され、かつ、ステアリングホイール１が支持固定される後端部を有する後側シャフト１２ａと、前側シャフト１１ａの後端部と後側シャフト１２ａの前端部とを連結する自在継手１３ａとを有する。前側コラム９ａの前端部は、常に、前記後側コラム１０ａの中心軸の延長線のうち該前端部と同じ前後方向位置に存在する部分よりも上方に配されている。

Description

ステアリング装置
　本発明は、自動車の操舵輪に舵角を付与するためのステアリング装置に関する。
　図９は、従来のステアリング装置の１例を示している。図示のステアリング装置は、運転者が操作するステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、ステアリングコラム３と、１対の自在継手（カルダンジョイント）４ａ、４ｂと、中間シャフト５と、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤユニット６と、１対のタイロッド７とを備える。
　以下の説明中、ステアリング装置に関して、前後方向、幅方向、および上下方向は、ステアリング装置が組み付けられる車体の前後方向、幅方向、および上下方向をいう。
　ステアリングコラム３は、筒状に構成されている。ステアリングコラム３は、前方に向かうほど下方に向かう方向に傾斜するように配置され、かつ、車体に支持されている。ステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３の内側に回転自在に支持されている。ステアリングホイール１は、ステアリングシャフトの後端部に支持固定されている。ステアリングシャフト２の前端部は、１対の自在継手４ａ、４ｂおよび中間シャフト５を介して、ステアリングギヤユニット６のピニオン軸８に接続されている。ステアリングホイール１を回転させることで、ピニオン軸８を回転させることができる。ピニオン軸８の回転は、図示しないラック軸の直線運動に変換され、１対のタイロッド７を押し引きする。これにより、１対の操舵輪にステアリングホイール１の操作量に応じた舵角が付与される。
　自動車のステアリング装置は、通常、運転者の体格や運転姿勢に応じて、ステアリングホイールの高さ位置を調節可能とするチルト機構を備える。チルト機構として、ステアリングホイールの高さ位置の調節時に、ステアリングシャフトおよびステアリングコラムの後側部のみを揺動変位させる首振り式のチルト機構が知られている（たとえば、特開平８－２９５２４６号公報、特開２０００－８５５９０号公報、特開２００５－１２５９２６号公報、特開２００５－１５３８７９号公報参照）。
　首振り式のチルト機構を備えたステアリング装置は、図１０に示すように、ステアリングコラム３ａが、車体に支持固定された筒状の前側コラム９と、前側コラム９の後側に配された筒状の後側コラム１０とに２分割されている。後側コラム１０の前端部は、前側コラム９の後端部に対し、幅方向の揺動軸１４を中心とする揺動を可能に連結されている。ステアリングシャフト２ａも、前側コラム９の内側に回転自在に支持された前側シャフト１１と、後側コラム１０の内側に回転自在に支持された後側シャフト１２とに２分割されている。前側シャフト１１の後端部と後側シャフト１２の前端部とは、自在継手（カルダンジョイント）１３によって、揺動可能にかつトルク伝達可能に連結されている。
　前側コラム９（前側シャフト１１）に対して後側コラム１０（後側シャフト１２）が揺動変位できる範囲は、所定範囲に規制されている。この所定範囲で、ステアリングホイール１の高さ位置が調節可能である。図１１（ａ）は、ステアリングホイール１の高さ位置を、調節可能な範囲の上端位置とした場合を示しており、この場合の水平面Ｐに対する後側コラム１０の中心軸Ｓｒの傾斜角度は、βＨである。図１１（ｂ）は、ステアリングホイール１の高さ位置を、調節可能な範囲の下端位置とした場合を示しており、この場合の水平面Ｐに対する後側コラム１０の中心軸Ｓｒの傾斜角度は、βＬである。
特開平８－２９５２４６号公報 特開２０００－８５５９０号公報 特開２００５－１２５９２６号公報 特開２００５－１５３８７９号公報
　従来の首振り式のチルト機構を備えたステアリング装置は、運転席の足元の空間を上下方向に関してより広くする面から改良の余地がある。この点について、以下に説明する。
　従来の首振り式のチルト機構を備えたステアリング装置では、車体に支持固定された前側コラム９が、前方に向かうほど下方に向かう方向に傾斜するように配されており、かつ、水平面Ｐに対する前側コラム９の中心軸Ｓｆの傾斜角度αが、ある程度大きく設定されている。具体的には、水平面Ｐに対する前側コラム９の中心軸Ｓｆの傾斜角度αは、図１１（ｂ）に示すように、ステアリングホイール１の高さ位置を調節可能な範囲の下端位置とした場合の、水平面Ｐに対する後側コラム１０の中心軸Ｓｒの傾斜角度βＬよりも、大きく設定されている（α＞βＬ）。少なくとも、この場合には、前側コラム９の前端部は、後側コラム１０の中心軸Ｓｒの延長線のうち前側コラム９の前端部と同じ前後方向位置に存在する部分よりも、下方に配される。
　従来の首振り式のチルト機構を備えたステアリング装置では、前側コラム９の中心軸Ｓｆは、運転席の足元の空間が、前方に向かうほど上下方向に関して狭くなるように、ある程度大きな傾斜角度αで傾斜している。このため、運転席の足元の空間を上下方向に関してより広くする面から、改良の余地がある。
　本発明の目的は、運転席の足元の空間を上下方向に関して広く確保することができる、ステアリング装置の構造を実現することにある。
　本発明のステアリング装置は、ステアリングコラムと、該ステアリングコラムの内側に回転自在に支持されたステアリングシャフトとを備える。
　前記ステアリングコラムは、車体に支持固定された筒状の前側コラムと、該前側コラムの後側に配され、かつ、前記前側コラムの後端部に連結された前端部を有する、筒状の後側コラムとを有する。
　前記ステアリングシャフトは、前記前側コラムの内側に回転自在に支持された前側シャフトと、前記後側コラムの内側に回転自在に支持され、かつ、ステアリングホイールが支持固定される後端部を有する、後側シャフトと、前記前側シャフトの後端部と前記後側シャフトの前端部とを連結する自在継手とを有する。
　前記後側コラムの中心軸は、水平面に対して前方に向かうほど下方に向かう方向に傾斜するように配されている。
　前記前側コラムの前端部は、常に、前記後側コラムの中心軸の延長線のうち該前端部と同じ前後方向位置に存在する部分よりも上方に配されている。
　前記前側コラムの中心軸は、水平面に対して平行となるように配されることができる。
　前記前側コラムの中心軸は、水平面に対して前方に向かうほど上方に向かう方向に傾斜するように配されることができる。
　前記後側コラムの前端部は、前記前側コラムの後端部に対して、幅方向に伸長する揺動軸を中心とする揺動を可能に連結されることができる。この場合、前記前側コラムに対して前記後側コラムが上端となる揺動位置と前記後側コラムが下端となる揺動位置との間で揺動変位できる所定範囲において、前記前側コラムに対して前記後側コラムを揺動させることに基づいて、前記ステアリングホイールの高さ位置を調節することができる。本例のステアリング装置では、かかる構成において、前記後側コラムが下端となる前記揺動位置においても、前記前側コラムの前端部は、前記後側コラムの中心軸の延長線のうち該前端部と同じ前後方向位置に存在する部分よりも上方に配される。
　本発明のステアリング装置は、前記ステアリングシャフトを含んで構成され、かつ、前記ステアリングホイールから操舵輪につながる操舵力伝達経路の一部に配置され、前記ステアリングホイールの操作力を軽減するための補助力を入力する電動アシスト装置を備えることができる。この場合、前記電動アシスト装置は、前記自在継手によって伝達される回転の角速度およびトルクの変動の少なくとも一部を、前記補助力によって打ち消すように制御されることができる。
　本発明のステアリング装置は、ステアリングホイールが取り付けられる操舵側装置と、１対の操舵輪に舵角を付与するための転舵側装置とを備え、操舵側装置と転舵側装置とが電気的に結合されている、ステアバイワイヤ方式のステアリング装置に適用することが可能である。この場合、本発明のステアリング装置は、前記前側シャフトに前記ステアリングホイールの操作反力となる逆トルクを付与する電動反力付与装置を備えることができる。この場合、前記電動反力付与装置は、前記自在継手によって伝達される回転の角速度およびトルクの変動の少なくとも一部を、前記逆トルクによって打ち消すように制御されることができる。
　あるいは、本発明のステアリング装置は、前記後側シャフトに前記ステアリングホイールの操作反力となる逆トルクを付与する電動反力付与装置を備えることができる。
　本発明のステアリング装置によれば、運転席の足元の空間を上下方向に関して広く確保することができる。
図１は、本発明の実施の形態の第１例に係るステアリング装置を組み付けた車両の運転席およびその周辺部を模式的に示す側面図である。 図２は、第１例に係るステアリング装置を車両に組み付けた状態で示す模式図である。 図３（ａ）は、図２に示したステアリング装置のうちの右半部についての、ステアリングホイールの高さ位置を調節可能な範囲の上端位置とした図であり、図４（ｂ）は、前記右半部についての、ステアリングホイールの高さ位置を調節可能な範囲の中央位置とした図であり、図４（ｂ）は、前記右半部についての、ステアリングホイールの高さ位置を調節可能な範囲の下端位置とした図である。 図４（ａ）～図４（ｃ）は、本発明の実施の形態の第２例に関する、図３（ａ）～図３（ｃ）に相当する図である。 図５（ａ）～図５（ｃ）は、本発明の実施の形態の第３例に関する、図３（ａ）～図３（ｃ）に相当する図である。 図６は、本発明の実施の形態の第４例に関する、図２と同様の図である。 図７は、本発明の実施の形態の第５例に関する、図２と同様の図である。 図８は、本発明の実施の形態の第６例に関する、図２と同様の図である。 図９は、従来のステアリング装置の１例を示す斜視図である。 図１０は、従来の首振り式のチルト機構を備えたステアリング装置の一部を模式的に示す側面図である。 図１１（ａ）は、図１０のステアリング装置についての、ステアリングホイールの高さ位置を調節可能な範囲の上端位置とした図であり、図１１（ｂ）は、図１０のステアリング装置についての、ステアリングホイールの高さ位置を調節可能な範囲の下端位置とした図である。
［実施の形態の第１例］
　実施の形態の第１例について、図１～図３を用いて説明する。
　本例のステアリング装置は、ステアリングシャフト２ｂと、ステアリングコラム３ｂとを備える。本例のステアリング装置は、１対の自在継手（カルダンジョイント）を構成する前側の自在継手４ｃおよび後側の自在継手４ｄと、中間シャフト５ａと、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤユニット６ａと、電動アシスト装置１６とをさらに備える。
　運転者Ｄが操作するステアリングホイール１は、ステアリングシャフト２ｂの後端部に支持固定されている。ステアリングシャフト２ｂは、車体に支持されたステアリングコラム３ｂの内側に回転自在に支持されている。ステアリングシャフト２ｂの前端部は、電動アシスト装置１６と、後側の自在継手４ｃと、中間シャフト５と、前側の自在継手４ｄとを介して、ステアリングギヤユニット６ａのピニオン軸８ａに接続されている。ステアリングホイール１を回転させることで、ピニオン軸８ａを回転させることができる。ピニオン軸８ａの回転は、図示しないラック軸の直線運動に変換され、１対のタイロッド７（図９参照）を押し引きする。これにより、１対の操舵輪１５にステアリングホイール１の操作量に応じた舵角が付与される。
　電動アシスト装置１６は、ステアリングシャフト２ｂを含んで構成され、かつ、ステアリングホイール１から操舵輪１５につながる操舵力伝達経路の一部である、ステアリングシャフト２ｂの前端部と後側の自在継手４ｃとの間に配置されている。電動アシスト装置１６は、動力源となる電動モータと、ウォーム減速機などの減速機と、ステアリングシャフト２ｂの前端部にトーションバーを介して接続され、かつ、後側の自在継手４ｃに接続された出力軸と、トルクセンサと、制御部とを備える。電動アシスト装置１６は、トルクセンサにより、ステアリングホイール１からステアリングシャフト２ｂに入力されたトルクの方向および大きさを検出する。制御部により、検出されたトルクの方向および大きさと車速信号などに応じて、電動モータが駆動される。電動モータが発生したトルクを減速機により増大した補助トルク（補助力）が、出力軸に付与される。これにより、後側の自在継手４ｃが、ステアリングホイール１からステアリングシャフト２ｂに入力されたトルクよりも大きなトルクで回転する。この結果、ステアリングホイール１を操作するために要する力である操舵力が低減される。
　本例のステアリング装置は、ステアリングホイール１の高さ位置の調節を可能とするための、首振り式のチルト機構を備える。
　ステアリングコラム３ｂは、前側に配された筒状の前側コラム９ａと、後側に配された筒状の後側コラム１０ａとを有する。後側コラム１０ａの前端部は、前側コラム９ａの後端部に対して、幅方向に伸長する揺動軸１４ａを中心とする揺動を可能に連結されている。前側コラム９ａの軸方向を前後方向に一致させることにより、前側コラム９ａは、水平に配され、かつ、図示しない支持ブラケットなどのコラム固定部材を用いて車体に対して支持固定されている。換言すれば、前側コラム９ａは、車体に支持固定された状態で、水平面である車室の床面１７に対して平行に配されている。電動アシスト装置１６は、前側コラム９ａの前端部に支持固定されている。
　前側コラム９ａに対して後側コラム１０ａが揺動変位できる範囲は、図示しない規制手段によって、図３（ａ）～図３（ｃ）の間の範囲である、所定範囲に規制されている。後側コラム１０ａは、この所定範囲の何れの揺動位置においても、常に、前方に向かうほど下方に向かう方向に傾斜するように配されている。なお、水平面Ｐ（前側コラム９ａの中心軸Ｓｆ）に対する後側コラム１０ａの中心軸Ｓｒの傾斜角度は、図３（ａ）に示す上端の揺動位置でβＨとなり、図３（ｃ）に示す下端の揺動位置でβＬとなり、図３（ｂ）に示す中央の揺動位置でβＭ｛＝（βＨ＋βＬ）／２｝となる。
　本例では、前側コラム９ａを水平に配しているため、前側コラム９ａの前端部は、後側コラム１０ａの揺動位置にかかわらず、常に、後側コラム１０ａの中心軸Ｓｒの延長線のうち前側コラム９ａの前端部と同じ前後方向位置に存在する部分よりも上方に配される。
　ステアリングシャフト２ｂは、前側に配された前側シャフト１１ａと、後側に配された後側シャフト１２ａと、前側シャフト１１ａの後端部と後側シャフト１２ａの前端部とを揺動可能にかつトルク伝達可能に連結する自在継手（カルダンジョイント）１３ａとを有する。前側シャフト１１ａは、前側コラム９ａの内側に、図示しない転がり軸受によって回転自在に支持されている。この状態で、前側シャフト１１ａは、前側コラム９ａと同軸に配されている。後側シャフト１２ａは、後側コラム１０ａの内側に、図示しない転がり軸受によって回転自在に支持されている。この状態で、後側シャフト１２ａは、後側コラム１０ａと同軸に配されている。自在継手１３ａの揺動中心は、揺動軸１４ａの中心軸線上に位置する。これにより、前側コラム９ａに対する後側コラム１０ａの揺動と、前側シャフト１１ａに対する後側シャフト１２ａの揺動とは、互いに同期して円滑に行われる。
　ステアリングホイール１は、前側コラム９ａに対して後側コラム１０ａが揺動変位できる範囲である前記所定範囲で、その高さ位置を調節できるようになっている。すなわち、図３（ａ）は、ステアリングホイール１の高さ位置を、調節可能な範囲の上端位置とした状態を、図３（ｃ）は、ステアリングホイール１の高さ位置を、調節可能な範囲の下端位置とした状態を、図３（ｂ）は、ステアリングホイール１の高さ位置を、調節可能な範囲の中央位置とした状態をそれぞれ示している。
　本例のステアリング装置は、図示しないロック機構を備える。該ロック機構により、前側コラム９ａに対する後側コラム１０ａの揺動変位を可能として、ステアリングホイール１の高さ位置の調節を可能とする状態と、前側コラム９ａに対する後側コラム１０ａの揺動変位を不能として、ステアリングホイール１の高さ位置を調節後の位置に保持する状態とを、切り換えられることが可能である。
　本例のステアリング装置では、前側コラム９ａ（前側シャフト１１ａ）が水平に配されているため、ステアリングホイール１の高さ位置によっては、前側シャフト１１ａの中心軸に対する後側シャフト１２ａの中心軸の傾斜角度である、自在継手１３ａのジョイント角が大きくなる場合がある。一方、自在継手１３ａにジョイント角が付された状態では、自在継手１３ａによって伝達される回転の角速度およびトルクに変動が生じる。また、この角速度およびトルクの変動の度合いは、自在継手１３ａのジョイント角が大きくなるほど大きくなる。このため、ステアリングホイール１の高さ位置によって自在継手１３ａのジョイント角が大きくなった場合には、後側シャフト１２ａから前側シャフト１１ａに伝達される回転の角速度およびトルクの変動が大きくなる。このような変動は、ステアリングホイール１に反作用として伝わり、このステアリングホイール１を操作する運転者Ｄに違和感を与える場合がある。たとえば、運転者Ｄがステアリングホイール１を一定のトルクで操作する際に、運転者Ｄにステアリングホイール１の角速度が変動する違和感を与えたり、運転者Ｄがステアリングホイール１を一定の角速度で操作する際に、運転者Ｄにステアリングホイール１を操作するために必要なトルクが変動する違和感を与えたりする場合がある。
　本例では、ステアリングホイール１を操作する運転者Ｄに違和感を与えないようにするために、自在継手１３ａによって伝達される回転の角速度およびトルクの変動の少なくとも一部（好ましくは全部）を、電動アシスト装置１６が発生する補助トルクによって打ち消すようにしている。
　自在継手１３ａによって伝達される回転の角速度およびトルクは、自在継手１３ａの回転位置（ヨークの回転角度）によって変化する。このような自在継手１３ａによって伝達される回転の角速度およびトルクと自在継手１３ａの回転位置との関係は、自在継手１３ａのジョイント角によって異なったものになる。
　本例では、予め調べておいた、自在継手１３ａのジョイント角ごとの前記関係を、数式やマップなどの形式で、電動アシスト装置１６の制御部に記憶させている。また、自在継手１３ａのジョイント角、および、自在継手１３ａの回転位置を検出するセンサが備えられており、該センサの検出値を電動アシスト装置１６の制御部に入力するようにしている。必要に応じて、電動アシスト装置１６が備えるトルクセンサなどによって検出した、自在継手１３ａによって伝達される角速度、角加速度、およびトルクのうちの少なくとも１つの検出値を、電動アシスト装置１６の制御部に入力するようにしている。電動アシスト装置１６の制御部により、上述のように入力された各検出値と、上述のように記憶された前記関係とを利用して、自在継手１３ａによって伝達される回転の角速度およびトルクの変動を求めると共に、求めた変動を打ち消すような補助トルクを電動アシスト装置１６に発生させるようにしている。
　自在継手１３ａのジョイント角を検出するためのセンサとしては、自在継手１３ａのジョイント角を直接検出するセンサのほか、たとえば、自在継手１３ａのジョイント角と等価な量である後側コラム１０ａの傾斜角度（コラムポジション）やステアリングホイール１の高さ位置を検出するセンサを採用することができる。これらのセンサとしては、たとえば変位センサを用いることができる。これらのセンサの検出値を用いて自在継手１３ａのジョイント角を算出する際には、その基準値として、たとえば、予め設定したジョイント角（後側コラム１０ａの傾斜角度、ステアリングホイール１の高さ位置）の標準値（ノミナル値など）を利用することができる。
　自在継手１３ａの回転位置を検出するためのセンサとしては、自在継手１３ａの回転位置を直接検出するセンサのほか、たとえば、自在継手１３ａの回転位置と等価な量である前側シャフト１１ａまたは後側シャフト１２ａやステアリングホイール１の回転位置（回転角度）を検出するセンサを採用することができる。これらのセンサとしては、たとえばエンコーダを含む回転センサや、電動アシスト装置１６が備えるトルクセンサを用いることができる。
　本例では、中間シャフト５ａの両側に存在する１対の自在継手４ｃ、４ｄのそれぞれによって伝達される回転の角速度およびトルクにも変動が生じる。ただし、本例では、該変動が自在継手４ｃ、４ｄ同士の間で打消されるように、自在継手４ｃ、４ｄの回転方向の組み付け位相を互いにずらしている。
　本例の構造では、前側コラム９ａが水平に配されているため、中間シャフト５ａが長くなる。このため、自在継手４ｃ、４ｄの回転方向の組み付け位相を互いにずらすだけでは、自在継手４ｃ、４ｄのそれぞれによって伝達される回転の角速度およびトルクの変動を、自在継手４ｃ、４ｄ同士の間で打ち消しきれないことも考えられる。本例の構造を実施する場合には、自在継手１３ａによって伝達される回転の角速度およびトルクの変動と同様の方法で、自在継手４ｃ、４ｄのそれぞれによって伝達される回転の角速度およびトルクの変動も補助トルクによって打ち消すように、電動アシスト装置１６を制御することもできる。
　本例のステアリング装置では、前側コラム９ａが水平に配されている。このため、図１１（ａ）および図１１（Ｂ）に示す、車体に支持固定された前側コラム９が、前方に向かうほど下方に向かう方向に傾斜するように配されており、かつ、水平面Ｐに対する前側コラム９の中心軸Ｓｆの傾斜角度αが、ある程度大きく設定されている構造に比べて、本例のステアリング装置では、運転席の足元の空間１８を上下方向に関して広く確保することができる。
　換言すれば、本例のステアリング装置では、図３（ａ）～図３（ｃ）に示すように、前側コラム９ａの前端部は、後側コラム１０ａの揺動位置にかかわらず、常に、後側コラム１０ａの中心軸Ｓｒの延長線のうち前側コラム９ａの前端部と同じ前後方向位置に存在する部分よりも上方に配される。すなわち、前側コラム９ａに対して後側コラム１０ａが揺動変位できる前記所定範囲のうち、後側コラム１０ａが図３（ｃ）に示す下端の揺動位置にある場合であっても、前側コラム９ａの前端部は、後側コラム１０ａの中心軸Ｓｒの延長線のうち前側コラム９ａの前端部と同じ前後方向位置に存在する部分よりも上方に配される。このため、少なくとも、図１１（ｂ）に示すステアリングホイール１の高さ位置を調節可能な範囲の下端位置とした場合に、前側コラム９の前端部が、後側コラム１０の中心軸Ｓｒの延長線のうち前側コラム９の前端部と同じ前後方向位置に存在する部分よりも下方に配される従来構造に比べて、本例のステアリング装置では、運転席の足元の空間１８を上下方向に関して広く確保することができる。したがって、その分、運転席における居住性を向上させることができる。
［実施の形態の第２例］
　本発明の実施の形態の第２例について、図４を用いて説明する。本例では、前側コラム９ａは、車体に支持固定された状態で、前方に向かうほど下方に向かう方向に傾斜するように配されている。ただし、本例では、水平面Ｐに対する前側コラム９ａの中心軸Ｓｆの傾斜角度α１（勾配）は、図４（ｃ）に示すように、ステアリングホイール１の高さ位置を調節可能な範囲の下端位置とした場合の、水平面Ｐに対する後側コラム１０ａの中心軸Ｓｒの傾斜角度βＬ（勾配）よりも小さく設定されている（α１＜βＬ）。このため、本例の場合も、前側コラム９ａの前端部は、後側コラム１０ａの揺動位置にかかわらず、常に、後側コラム１０ａの中心軸Ｓｒの延長線のうち前側コラム９ａの前端部と同じ前後方向位置に存在する部分よりも上方に配される。
　本例のステアリング装置では、図１０、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示した従来構造に比べて、運転席の足元の空間１８（図１参照）を上下方向に関して広く確保することができる。本例の構造を実施する場合には、運転席の足元の空間１８を上下方向に関して広く確保する観点から、水平面Ｐに対する前側コラム９ａの中心軸Ｓｆの傾斜角度α１は、３０度以下に設定することが好ましい。その他の構成および作用は、第１例と同様である。
［実施の形態の第３例］
　本発明の実施の形態の第３例について、図５を用いて説明する。本例では、前側コラム９ａは、車体に支持固定された状態で、前方に向かうほど上方に向かう方向に傾斜するように配されている。すなわち、前側コラム９ａは、水平面Ｐと比較して、前方に向かうほど上方に傾斜している。本例の場合も、前側コラム９ａの前端部は、後側コラム１０ａの揺動位置にかかわらず、常に、後側コラム１０ａの中心軸Ｓｒの延長線のうち前側コラム９ａの前端部と同じ前後方向位置に存在する部分よりも上方に配される。
　本例のステアリング装置では、図１０、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示した従来構造に比べて、運転席の足元の空間１８（図１参照）を上下方向に関して広く確保することができる。本例の構造を実施する場合には、中間シャフト５ａの長さを抑えるなどの実用的なレイアウトを実現する観点から、水平面Ｐに対する前側コラム９ａの中心軸Ｓｆの傾斜角度α２は、２５度以下に設定することが好ましい。その他の構成および作用は、第１例と同様である。
［実施の形態の第４例］
　実施の形態の第４例について、図６を用いて説明する。本例では、電動アシスト装置１６ａの設置箇所が、第１例と異なっている。本例では、電動アシスト装置１６ａは、ステアリングシャフト２ｂを含んで構成され、かつ、ステアリングホイール１から操舵輪１５（図１参照）につながる操舵力伝達経路の一部である、前側の自在継手４ｄとピニオン軸８ａとの間に設置されている。すなわち、前側の自在継手４ｄとピニオン軸８ａとは、電動アシスト装置１６ａを介して接続されている。本例では、前側シャフト１１ａの前端部は、後側の自在継手４ｃに直接接続されている。電動アシスト装置１６ａは、第１例の電動アシスト装置１６と同様に、ピニオン軸８ａに補助トルクを付与し、かつ、自在継手１３ａによって伝達される回転の角速度およびトルクの変動を、電動アシスト装置１６ａが発生する補助トルクによって打ち消すように制御される。その他の構成および作用は、第１例と同様である。
［実施の形態の第５例］
　実施の形態の第５例について、図７を用いて説明する。本例のステアリング装置は、ステアバイワイヤ方式のステアリング装置からなる。ステアバイワイヤ方式のステアリング装置は、ステアリングホイール１が取り付けられる操舵側装置１９と、１対の操舵輪１５（図１参照）に舵角を付与するための転舵側装置２０とを備える。操舵側装置１９と転舵側装置２０とは電気的に結合されている。ステアバイワイヤ方式のステアリング装置では、ステアリングホイール１の操作量をセンサにより検出し、該センサの出力信号に基づいて、転舵側装置２０のアクチュエータを駆動することにより、１対の操舵輪１５に舵角が付与される。
　本例の操舵側装置１９は、ステアリング装置を構成する、ステアリングシャフト２ｂと、ステアリングコラム３ｂとを備える。本例の操舵側装置は、電動反力付与装置２１をさらに備える。本例においても、ステアリングコラム３ｂを構成する前側コラム９ａは、車体に支持固定された状態で、水平に配されている。電動反力付与装置２１は、前側コラム９ａの前端部に支持されている。
　電動反力付与装置２１は、動力源となる電動モータと減速機とを有しており、運転者Ｄによるステアリングホイール１の操作に伴って、電動モータを駆動する。電動モータのトルクは、減速機により増大されてから、前側シャフト１１ａに対し、ステアリングホイール１の回転方向と逆方向のトルクである、逆トルクとして伝達される。これにより、該逆トルクに基づく操作反力が、ステアリングホイール１に付与される。ステアリングホイール１に付与される操作反力の大きさは、基本的には、前記センサにより取得した、ステアリングホイール１の回転位置やステアリングホイール１からステアリングシャフト２ｂに入力されるトルクなどに応じて決定される。
　本例では、電動反力付与装置２１は、第１例の電動アシスト装置１６と同様に、自在継手１３ａによって伝達される回転の角速度およびトルクの変動を、電動反力付与装置２１から前側シャフト１１ａに伝達される逆トルクによって打ち消すように制御される。
　本例のステアバイワイヤ方式のステアリング装置でも、前側コラム９ａが水平に配されているため、運転席の足元の空間１８（図１参照）を上下方向に関して広く確保することができる。その他の構成および作用は、第１例と同様である。
［実施の形態の第６例］
　本発明の実施の形態の第６例について、図８を用いて説明する。本例では、電動反力付与装置２１ａの設置箇所が、第５例と異なっている。本例では、電動反力付与装置２１ａは、ステアリングコラム３ｂを構成する後側コラム１０ａに支持されている。電動反力付与装置２１ａは、電動モータのトルクを、減速機により増大してから、後側シャフト１２ａに伝達する。これにより、該トルクに基づく操作反力が、ステアリングホイール１に付与される。
　本例では、電動反力付与装置２１ａからステアリングシャフト２ｂに付与されるトルク（操作反力）が、自在継手１３ａよりもステアリングホイール１に近い側に位置する後側シャフト１２ａに入力される。このため、自在継手１３ａによって伝達される回転の角速度およびトルクの変動を、電動反力付与装置２１ａから後側シャフト１２ａに入力されるトルクによって打ち消す必要がない。本例において、前側コラム９ａおよび前側シャフト１１ａは、たとえば、ステアリングホイール１の操作量を検出するためのセンサの設置箇所として利用することができる。その他の構成および作用は、第１例および第５例と同様である。
　本発明の実施の形態の各例の構造は、相互に矛盾を生じない限り、適宜組み合わせて実施することができる。たとえば、実施の形態の第４例～第６例の構造に関しても、実施の形態の第２例または第３例のように、前側コラムを車体に支持固定した状態で、前側コラムを水平面に対して傾斜した構成を採用することができる。
　本発明は、水平面に対する後側コラムの中心軸の傾斜角度を一定の大きさにしたまま使用する構造、すなわち、ステアリングホイールの高さ位置の調節を可能とするチルト機能を備えていない構造のステアリング装置にも適用することが可能である。
　本発明のステアリング装置において、ステアリングシャフト、ステアリングコラム、およびロック機構などに関しては、より具体的な構造として、特開平８－２９５２４６号公報、特開２０００－８５５９０号公報、特開２００５－１２５９２６号公報、特開２００５－１５３８７９号公報などに記載されている構造を採用することができる。
　本発明は、特開２００５－１５３８７９号公報などに記載されている、ステアリングホイールの前後位置を調節する機能をさらに備えた構造のステアリング装置、ステアリングホイールの位置の調節を電動で行える機能をさらに備えた構造のステアリング装置にも適用することが可能である。
　１　ステアリングホイール
　２、２ａ、２ｂ　ステアリングシャフト
　３、３ａ、３ｂ　ステアリングコラム
　４ａ～４ｄ　自在継手
　５、５ａ　中間シャフト
　６、６ａ　ステアリングギヤユニット
　７　タイロッド
　８、８ａ　ピニオン軸
　９、９ａ　前側コラム
　１０、１０ａ　後側コラム
　１１、１１ａ　前側シャフト
　１２、１２ａ　後側シャフト
　１３、１３ａ　自在継手
　１４、１４ａ　揺動軸
　１５　操舵輪
　１６、１６ａ　電動アシスト装置
　１７　床面
　１８　足元の空間
　１９　操舵側装置
　２０　転舵側装置
　２１、２１ａ　電動反力付与装置

Claims (8)

  1. 　ステアリングコラムと、
    　前記ステアリングコラムの内側に回転自在に支持されたステアリングシャフトと、
    を備え、
    　前記ステアリングコラムは、車体に支持固定された筒状の前側コラムと、前記前側コラムの後側に配され、かつ、前記前側コラムの後端部に連結された前端部を有する、筒状の後側コラムとを有し、
    　前記ステアリングシャフトは、前記前側コラムの内側に回転自在に支持された前側シャフトと、前記後側コラムの内側に回転自在に支持され、かつ、ステアリングホイールが支持固定される後端部を有する、後側シャフトと、前記前側シャフトの後端部と前記後側シャフトの前端部とを連結する自在継手とを有し、
    　前記後側コラムは、その中心軸が水平面に対して前方に向かうほど下方に向かう方向に傾斜するように配されており、および、
    　前記前側コラムは、その前端部が、常に、前記後側コラムの中心軸の延長線のうち該前端部と同じ前後方向位置に存在する部分よりも上方に配されている、
    ステアリング装置。
  2. 　前記前側コラムの中心軸は、水平面に対して平行となるように配されている、請求項１に記載のステアリング装置。
  3. 　前記前側コラムの中心軸は、水平面に対して前方に向かうほど上方に向かう方向に傾斜するように配されている、請求項１に記載のステアリング装置。
  4. 　前記後側コラムの前端部は、前記前側コラムの後端部に対して、幅方向に伸長する揺動軸を中心とする揺動を可能に連結されており、前記前側コラムに対して前記後側コラムが上端となる揺動位置と前記後側コラムが下端となる揺動位置との間で揺動変位できる所定範囲において、前記前側コラムに対して前記後側コラムを揺動させることに基づいて、前記ステアリングホイールの高さ位置を調節することが可能である、請求項１～３のうちの何れか１項に記載のステアリング装置。
  5. 　前記後側コラムが下端となる前記揺動位置においても、前記前側コラムの前端部は、前記後側コラムの中心軸の延長線のうち該前端部と同じ前後方向位置に存在する部分よりも上方に配される、請求項４に記載のステアリング装置。
  6. 　前記ステアリングシャフトを含んで構成され、かつ、前記ステアリングホイールから操舵輪につながる操舵力伝達経路の一部に配置され、前記ステアリングホイールの操作力を軽減するための補助力を入力する電動アシスト装置が備えられており、
    該電動アシスト装置は、前記自在継手によって伝達される回転の角速度およびトルクの変動の少なくとも一部を、前記補助力によって打ち消すように制御される、
    請求項１～５のうちの何れか１項に記載のステアリング装置。
  7. 　ステアリングホイールが取り付けられる操舵側装置と、１対の操舵輪に舵角を付与するための転舵側装置とを備え、操舵側装置と転舵側装置とが電気的に結合されている、ステアバイワイヤ方式のステアリング装置からなり、
    　前記操舵側装置は、前記ステアリングコラムおよび前記ステアリングシャフトを含み、
    　前記前側シャフトに前記ステアリングホイールの操作反力となる逆トルクを付与する電動反力付与装置を備え、
    　前記電動反力付与装置は、前記自在継手によって伝達される回転の角速度およびトルクの変動の少なくとも一部を、前記逆トルクによって打ち消すように制御される、
    請求項１～５のうちの何れか１項に記載のステアリング装置。
  8. 　ステアリングホイールが取り付けられる操舵側装置と、１対の操舵輪に舵角を付与するための転舵側装置とを備え、操舵側装置と転舵側装置とが電気的に結合されている、ステアバイワイヤ方式のステアリング装置からなり、
    　前記操舵側装置は、前記ステアリングコラムおよび前記ステアリングシャフトを含み、
    　前記後側シャフトに前記ステアリングホイールの操作反力となる逆トルクを付与する電動反力付与装置を備える、
    請求項１～５のうちの何れか１項に記載のステアリング装置。
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