車両用ステアリングダンパ装置及びステアリング装置
【課題】車両の走行速度に応じて操舵装置のねじり剛性を変えることができる車両用ステアリングダンパ装置を提供する。
【解決手段】ステアリングホイール側シャフト２と、このステアリングホイール側シャフト２と同軸上に配置されたステアリングギア側シャフト３と、ステアリングホイール側シャフト２とステアリングギア側シャフト３との間に設けられ弾性体４と、車両の走行速度に応じて前記ステアリングホイール側シャフト２と前記ステアリングギア側シャフト３とを相対的に移動させることで弾性体４に予圧を与えるアクチュエータ５とを備えている。
【解決手段】ステアリングホイール側シャフト２と、このステアリングホイール側シャフト２と同軸上に配置されたステアリングギア側シャフト３と、ステアリングホイール側シャフト２とステアリングギア側シャフト３との間に設けられ弾性体４と、車両の走行速度に応じて前記ステアリングホイール側シャフト２と前記ステアリングギア側シャフト３とを相対的に移動させることで弾性体４に予圧を与えるアクチュエータ５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ステアリングダンパ装置及びこの車両用ステアリングダンパ装置を備えたステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるステアリング装置には、走行時に車輪から入力される振動を吸収するために、ステアリングダンパ装置が設けられている。ステアリングダンパ装置は、例えば特許文献１が示しているように、ステアリングホイールが取り付けられるステアリングシャフトと、ラックピニオン式等のステアリングギヤ機構との間に設けられている。
図１０は従来のステアリングダンパ装置の説明図である。このステアリングダンパ装置は、筒状の部分（以下、筒状部４２という）を有するステアリングホイール側シャフト４１と、筒状部４２に端部が挿入しているステアリングギア側シャフト４３と、このステアリングギア側シャフト４３の端部と筒状部４２との間に介在している筒状の弾性体４４と、ステアリングギア側シャフト４３と一体回転するピン４５とを有している。弾性体４４の内周面はステアリングギア側シャフト４３の外周面に固定され、弾性体４４の外周面は筒状部４２の内周面に固定されている。
【０００３】
このように構成されたステアリングダンパ装置によれば、車輪側から入力され当該ステアリングダンパ装置に伝達した振動は、弾性体４４が弾性変形することによって吸収され、振動がステアリングシャフト側へ伝わるのを抑制することができ、運転者の乗り心地を良くしている。
一方、ステアリングホールを回転操作することでステアリングホイール側シャフト４１が回転すると、弾性体４４には弾性的なねじれが与えられる。この弾性体４４のねじれ力がステアリングギア側シャフト４３に伝わることで当該ステアリングギア側シャフト４３が同方向に回転し、ステアリングギヤ機構の入力軸を回転させ車輪の向きを変え、車両進行方向の変更を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７２３４７号公報（図７参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ステアリングダンパ装置が備えている弾性体４４のねじれ剛性をある特性にひとたび決めてしまうと、車両の走行速度が変わったときに、運転者がステアリングホイールから感じるステアリング装置に期待する剛性と、実際のステアリング装置の剛性とに乖離が生じることがある。
これにより、ステアリング装置としては所望の剛性を保有しているにも関わらず、運転者はステアリング装置に期待する走行速度や操舵角度に応じた剛性を、ステアリングホイールを介して感じることができない。
この結果、運転者は走行速度に応じた操舵フィーリングを得ることができない。
しかしながら、ステアリングダンパ装置は前述の様に車両走行中での車輪、路面、車体等から発生する振動を運転者側へ伝達させないために、ステアリングダンパ装置（弾性体４４）の剛性を低くして使用される傾向にある。
そのために、ステアリングダンパ装置の剛性を高くすると、操舵装置へ伝達される車両振動を十分に減衰することが困難になってしまい、操舵フィーリングを向上させることが難しくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、車両の走行速度に応じて操舵装置の剛性を変えることができる車両用ステアリングダンパ装置及びステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための本発明の車両用ステアリングダンパ装置は、第一シャフトと、前記第一シャフトと同軸上に配置された第二シャフトと、前記第一シャフトと前記第二シャフトとの間に設けられた弾性体と、車両の走行速度に応じて前記第一シャフトと前記第二シャフトとを相対的に移動させることで前記弾性体に予圧を与えるアクチュエータとを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の車両用ステアリングダンパ装置が、例えばステアリングシャフトとステアリングギヤ機構の入力軸との間に設けられ、前記ステアリングシャフト側の第一シャフトと前記入力軸側の第二シャフトとの間におけるねじり荷重の伝達が、弾性体によって行われ、車輪が操舵される場合、アクチュエータは、車両の走行速度に応じて第一シャフトと第二シャフトとを相対的に移動させることで弾性体に予圧を与えるので、当該弾性体のシャフトがねじれる方向（以下、シャフトねじり方向という）の剛性を変化させることができ、車両の走行速度に応じて操舵フィーリングをステアリングダンパ装置において変えることが可能となる。
なお、アクチュエータによって変化させることができる弾性体のシャフトねじり方向の剛性には、弾性体そのもののシャフトねじり方向の剛性と、弾性体を含めた第一シャフトと第二シャフトとの間におけるシャフトねじり方向の剛性とが含まれる。
【０００９】
また、前記車両用ステアリングダンパ装置は、更に、前記車両の走行速度と前記アクチュエータによる前記シャフトの送り量との相関情報を記憶する記憶部と、前記相関情報により定まる前記送り量で前記アクチュエータによって前記シャフトを移動させる制御部とを備えているのが好ましい。
この場合、制御部は、車両の走行速度についての情報を得ると、記憶部が記憶している相関情報を参照してアクチュエータによる前記シャフトの送り量を得ることができるので、制御部における制御のための演算の負担を軽減できる。そして、制御部が前記送り量に相当する信号をアクチュエータへ送信することができ、効率よくアクチュエータによって前記シャフトを移動させる処理が実行される。
【００１０】
また、前記アクチュエータは、前記第一シャフトと前記第二シャフトとの間で同軸上に設けられたモータと、前記モータの回転によって前記シャフトと共に変位することで前記弾性体に予圧を与える押圧部材とを有している構成とすることができる。
この場合、モータ、第一シャフト及び第二シャフトを直線的に配置することができるので、ステアリングダンパ装置が径方向に大きくなることを防ぎ、コンパクト化することができる。
押圧部材は、モータの回転によって前記シャフトと共に変位することができるので、前記弾性体を圧縮変形させて予圧を与えることができる。
これにより、車両の走行速度に応じて、弾性体のシャフトねじれ方向の剛性を予め変化させることができるので、押圧部材又は弾性体の変位基準を任意に設定することができる。
この結果、押圧部材又は弾性体の変位基準からさらに弾性体は変形することができるので、車両の走行速度に応じたステアリングダンパ装置のねじり剛性を得ることができる。
【００１１】
そして、本発明のステアリング装置は、ステアリングシャフトと、ステアリングギヤ機構と、前記ステアリングシャフトから前記ステアリングギヤ機構までの間に設けられた前記車両用ステアリングダンパ装置とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、ステアリングダンパ装置が備えている弾性体に予圧を与えることで、弾性体のシャフトねじれ方向の剛性を予め変化させることができるので、弾性体の変位基準を任意に設定することができる。そして、この変位基準からさらに弾性体は変形することができるので、車両の走行速度に応じたねじり剛性を備えたステアリング装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ステアリングダンパ装置の剛性を車両の走行速度に応じて変更できるので、運転者が感じるステアリング装置の剛性は、車両の走行速度に適した剛性として違和感なく感じる様にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のステアリング装置の実施の一形態を模式的に示した説明図である。
【図２】ステアリングダンパ装置の斜視図である。
【図３】ステアリングダンパ装置を分解した斜視図である。
【図４】ステアリングダンパ装置を部分的に断面で示した説明図である。
【図５】ステアリングギア側シャフトの説明図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図６】押圧部材の説明図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図７】変更されるねじれ剛性の説明図である。
【図８】他のステアリングダンパ装置を部分的に断面で示した説明図である。
【図９】図８のステアリングダンパ装置を分解した斜視図である。
【図１０】従来のステアリングダンパ装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明のステアリング装置１０の実施の一形態を模式的に示した説明図である。このステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１が取り付けられるステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２を回転自在に支持しているコラム１３と、ステアリングシャフト１２に第一の自在継手１４を介して接続された中間シャフト１５と、中間シャフト１５と第二の自在継手１６を介して接続された出力軸１７と、ステアリングギヤ機構１８とを備えている。ステアリングギヤ機構１８は例えばラックピニオン式であり、その入力軸１８ａと前記出力軸１７とが接続され、また、ステアリングギヤ機構１８の出力軸（ラック軸）１８ｂの左右両側に車輪１９が取り付けられる。
【００１５】
また、このステアリング装置１０はステアリングダンパ装置１を備えていて、図１に示している実施形態では、中間シャフト１５にステアリングダンパ装置１が設けられている。つまり、中間シャフト１５は、第一の自在継手１４に上端部が接続されたステアリングホイール側シャフト（第一シャフト）２と、第二の自在継手１６に下端部が接続されたステアリングギア側シャフト（第二シャフト）３と、ステアリングホイール側シャフト２とステアリングギア側シャフト３との間に設けられた弾性体４とを備えている。
【００１６】
図２はステアリングダンパ装置１の斜視図である。なお、図２ではステアリングホイール側シャフト２の上端部及びステアリングギア側シャフト３の下端部を省略して示している。図３はこのステアリングダンパ装置１を分解した斜視図である。図４はステアリングダンパ装置１を部分的に断面で示した説明図である。
図３において、ステアリングダンパ装置１は、前記ステアリングホイール側シャフト２、前記ステアリングギア側シャフト３及び前記弾性体４の他に、ステアリングホイール側シャフト２とステアリングギア側シャフト３とを軸方向に相対的に移動させることでこの弾性体４に予圧を与えるアクチュエータ５を更に備えている。弾性体４に予圧が与えられることで、弾性体４のシャフトねじり方向の剛性は変化する。なお、前記シャフトねじり方向の剛性は、ステアリングホイール側シャフト２及びステアリングギア側シャフト３の軸心Ｃ回りのねじり剛性であり、以下、シャフトねじり方向の剛性を、単にねじり剛性と呼ぶ。実施形態のアクチュエータ５は、電動モータ６ａと、電動モータ６ａの回転によって弾性体４に対してステアリングホイール側シャフト２と共に変位する押圧部材７とを有している。ステアリングギア側シャフト３を軸方向に拘束した状態とした場合、後にも説明するが、押圧部材７は弾性体４に対して軸方向にステアリングホイール側シャフト２と共に変位することで、当該弾性体４を軸方向に予圧して圧縮変形させておく。また、電動モータ６ａが有している回転軸６ｂは軸方向に突出していて、電動モータ６ａの駆動により回転軸６ｂが回転する。電動モータ６ａと回転軸６ｂとは一体構造であり、回転軸６ｂの外周面に雄ねじ６ｃが形成されている。
【００１７】
ステアリングホイール側シャフト２とステアリングギア側シャフト３とは同軸上（同じ軸心Ｃ上）に配置されている。さらに、電動モータ６ａ、回転軸６ｂ、押圧部材７及び弾性体４も、シャフト２，３と同軸上に配置されている。このため、ステアリングダンパ装置１の各構成部材を軸心Ｃに沿って直線的に配置することができ、ステアリングダンパ装置１が径方向に大きくなるのを防ぎ、コンパクト化が可能となる。
【００１８】
ステアリングホイール側シャフト２は、直線状の本体部２ａと、この本体部２ａの端部から二つに分岐した二股形状を有するブラケット部２９とを有していて、このブラケット部２９に押圧部材７がネジ２２によって固定される（図２参照）。これにより、軸方向に拘束した状態としたステアリングギア側シャフト３に対して、ステアリングホイール側シャフト２は押圧部材７と一体となって変位可能となる。
図３において、ステアリングギア側シャフト３は、直線状の本体部３ａと、この本体部３ａの端部に形成された有底筒形状の筒状部２３とを有していて、本体部３ａと筒状部２３とは同軸上の配置にある。
なお、本ステアリングダンパ装置１に組み付けられたステアリングホイール側シャフト２とステアリングギア側シャフト３とは、四輪車両に搭載されるステアリング装置へ搭載する際に、両シャフト２，３の取り付け関係を逆にしても、本ステアリングダンパ装置１の機能は達成可能であることは明らかである。
【００１９】
図４において、ステアリングギア側シャフト３の本体部３ａには、筒状部２３内で開口しているねじ孔２６が形成されている。このねじ孔２６は軸方向に長く形成されていて、電動モータ６ａの回転軸６ｂに形成された雄ねじ６ｃと螺合する。
図５はステアリングギア側シャフト３の説明図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。なお図５（ｂ）には二点鎖線によって弾性体４（第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂ）も記載している。筒状部２３の内部には、軸心Ｃ回りの周方向に直交する第一当接面２４ａ及び第二当接面２４ｂが形成され、また、軸方向に直交する第一挟み面２７ａ及び第二挟み面２７ｂが形成されている。筒状部２３の内周壁面２３ａから軸心Ｃに向かって隆起する突出壁部２５が設けられ、この突出壁部２５の周方向両側面が第一当接面２４ａ及び第二当接面２４ｂとなる。第一挟み面２７ａと第二挟み面２７ｂとの周方向の間であって、突出壁部２５と異なる位置には、底面が第一挟み面２７ａ及び第二挟み面２７ｂよりも低くなった凹部２８が形成されている。
【００２０】
図６は押圧部材７の説明図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。なお図６（ｂ）には二点鎖線によって弾性体４（第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂ）も記載している。押圧部材７は、中心に電動モータ６ａの回転軸６ｂ（図３参照）を挿通させる孔３１ａが形成された円環部３１と、円環部３１の側面から一段隆起している円弧部３２ａ，３２ｂと、さらに突出している柱部３３とを有している。押圧部材７には、軸心Ｃ回りの周方向に直交する第三当接面３４ａ及び第四当接面３４ｂが形成され、軸方向に直交する第三挟み面３７ａ及び第四挟み面３７ｂが形成されている。柱部３３の周方向両側面が、第三当接面３４ａ及び第四当接面３４ｂとなる。第三挟み面３７ａと第四挟み面３７ｂとの周方向の間であって、柱部３３と異なる位置には、第三挟み面３７ａ及び第四挟み面３７ｂよりも低くなった凹部３５が形成されている。
【００２１】
図３に示している弾性体４は、円弧状の第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂからなるゴム製のブッシュであり、その円弧の中心が軸心Ｃと一致してステアリングギア側シャフト３の筒状部２３に取り付けられる。つまり、弾性体４もシャフト２，３と同軸上の配置となる。第一弾性部材４ａと第二弾性部材４ｂとは同じ形状であり、横断面形状は円形である。
そして、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂを筒状部２３に収容した状態とし、かつ、押圧部材７の柱部３３（図６参照）の先端部を筒状部２３の凹部２８（図５参照）に周方向両側に隙間を有して挿入した状態として、押圧部材７を筒状部２３に組み付ける。この際、筒状部２３の突出壁部２５の先端部が押圧部材７の凹部３５に周方向両側に隙間を有して挿入した状態となる。さらに、図３において、押圧部材７の孔３１ａを貫通させた電動モータ６ａの回転軸６ｂを、ステアリングギア側シャフト３のねじ孔２６に螺合させ、かつ、電動モータ６ａを押圧部材７にねじ３８によって固定する。
【００２２】
この際、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示しているように、第一弾性部材４ａの周方向一端面２０ａは筒状部２３の第一当接面２４ａに当接し、その反対側である周方向他端面２０ｂは押圧部材７の第三当接面３４ａに当接する。一方、第二弾性部材４ｂの周方向一端面２１ａは筒状部２３の第二当接面２４ｂに当接し、その反対側である周方向他端面２１ｂは押圧部材７の第四当接面３４ｂに当接する。さらに、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂは、周方向に圧縮弾性変形した状態となって筒状部２３内に取り付けられている。これにより、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂの周方向への拡大変形は規制された状態にある。
このため、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂによって、シャフト２，３間で軸心Ｃ回りのねじり荷重（回転トルク）を伝達可能となり、かつ、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂが周方向及び軸方向に弾性変形することによってシャフト２，３間の振動を吸収することができる。
【００２３】
また、第一弾性部材４ａは、筒状部２３の第一挟み面２７ａと押圧部材７の第三挟み面３７ａとに軸方向に挟まれた状態となり、第二弾性部材４ｂは、筒状部２３の第二挟み面２７ｂと押圧部材７の第四挟み面３７ｂとに軸方向に挟まれた状態となる。以上よりステアリングダンパ装置１の組み立て状態が得られる（図４参照）。
この組み立て状態では、押圧部材７の円環部３１と筒状部２３との間には、軸方向の隙間ｅが形成される。この隙間ｅは、電動モータ６ａが回転した際の押圧部材７の軸方向への移動代となる。
【００２４】
そして、電動モータ６ａの駆動によって回転軸６ｂが回転してねじ孔２６を進む方向（図４では右方向）に軸方向移動すると、この回転軸６ｂと共に電動モータ６ａ、押圧部材７及びステアリングホイール側シャフト２は、筒状部２３の底面となる第一挟み面２７ａ及び第二挟み面２７ｂに向かって軸方向に前進する。これにより、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂは軸方向に圧縮弾性変形する。一方、回転軸６ｂが反対方向に回転すると、電動モータ６ａ、押圧部材７及びステアリングホイール側シャフト２は前記第一挟み面２７ａ及び第二挟み面２７ｂから離れるように軸方向に後退する。
このように電動モータ６ａ（回転軸６ｂ）の回転方向及び回転数を制御することにより、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂの軸方向の弾性変形量（弾性圧縮量）を増減することができる。
【００２５】
第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂはその周方向への拡大変形が規制された状態にあるため、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂを軸方向に弾性圧縮し、その圧縮変形量を大きくすると、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂのねじり剛性が高まる。さらに、軸方向の圧縮変形量が大きくなるにしたがってねじり剛性は高くなる。
すなわち、アクチュエータ５の動作量、つまり、ステアリングホイール側シャフト２及び押圧部材７の軸方向の送り量に応じて、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂのねじり剛性を予め変化させて所定の値にしておくことが可能となる。
【００２６】
以上のように構成されたステアリングダンパ装置１において、弾性体４のねじり剛性を変化させる制御について説明する。
電動モータ６ａは、車両に搭載された制御装置８（図１参照）によって制御される。このために、電動モータ６ａは制御装置８からの信号が入力されるケーブル９を有している。操舵操舵の際、ステアリングホイール側シャフト２は軸心Ｃ回りに回転することから、図２に示しているように、ケーブル９はステアリングホイール側シャフト２の本体部２ａに螺旋状に巻かれて設けられている。
【００２７】
制御装置８によって電動モータ６ａの回転方向と回転数とが制御され、制御装置８から電動モータ６ａへ信号が出力され、この信号に基づいて電動モータ６ａは回転する。これにより、回転軸６ｂは所定の回転方向に所定の回転数だけ回転する。また、回転軸６ｂには一定のねじピッチで雄ねじ６ｃが形成されているので、回転軸６ｂの回転数と、回転軸６ｂの軸方向の送り量との関係は比例となる。このため、回転軸６ｂの回転数と、電動モータ６ａ及びこの電動モータ６ａに固定された押圧部材７及びステアリングホイール側シャフト２の軸方向の送り量との関係も比例となる。そして、弾性体４は一定のねじり弾性係数を有しているので、押圧部材７の軸方向の送り量に応じて、弾性体４のねじり剛性を比例して増減させることが可能となる。
なお、制御装置８は、ステアリングダンパ装置１が備えているが、例えば車両に搭載された電動式ステアリング装置のＥＣＵ（エレクトリック・コントロールユニット）にその機能部として備えさせることができる（図１参照）。
【００２８】
そして、車両に搭載された車速センサ３９から当該車両の走行速度についての情報（以下、速度情報という）が、制御装置８に入力される。制御装置８と共に設けられている記憶部８ａには、速度情報とアクチュエータ５の動作量との相関情報（ルックアップテーブル）が記憶されている。具体的には、記憶部８ａには、速度情報と押圧部材７及びステアリングホイール側シャフト２の軸方向の送り量との相関情報が記憶されている。
【００２９】
そして、記憶部８ａが記憶している前記相関情報により定まる送り量に相当する信号を制御装置８がアクチュエータ５に発信し、この信号によりアクチュエータ５が有する電動モータ６ａは動作する。つまり、制御装置８は速度情報を取得すると、前記相関情報から押圧部材７の軸方向の送り量を取得することができる。制御装置８は、この取得された送り量に相当する信号を電動モータ６ａへ出力すると、この信号に基づいて電動モータ６ａは動作する。このように、速度情報に応じて電動モータ６ａを所定の回転方向へ所定の回転数だけ回転させ、押圧部材７を軸方向に所定の値だけ変位させる。これにより、車両の走行速度に応じて、弾性体４のねじり剛性を変更して予め所定の値としておく。
【００３０】
以上のように、ステアリングダンパ装置１が備えているアクチュエータ５は、車両の走行速度に応じて動作量が制御されることにより、弾性体４のたわみ量（圧縮量）を予め変化させて当該弾性体４のねじり剛性を所定の値に変化させておく。これにより、車両の走行速度に応じて、ステアリング装置における操舵フィーリングを変えることが可能となる。例えば、図７において、走行速度が高い場合（図７の「高速」の場合）、押圧部材７の前方への送り量を大きくして弾性体４の軸方向の変形量を多くし、図７の直線Ａに示しているように、弾性体４のねじり剛性を「低速」の場合よりも予め高くしておくことで、鋭敏な操舵フィーリングが得られ、ステアリングホイール１１の操舵角度の僅かな変更により、車両進行方向の変更が可能となる。
【００３１】
逆に走行速度が低い場合（図７の「低速」の場合）、押圧部材７の前方への送り量を小さくして弾性体４の軸方向の変形量を少なくし、図７の直線Ｂに示しているように、弾性体４のねじり剛性を「高速」の場合よりも予め低くしておくことで、柔らかい操舵フィーリングが得られる。
そして、高速時及び低速時共に、車輪側からステアリングダンパ装置１に入力された振動は、弾性体４が弾性変形することによって吸収され、振動がステアリングシャフト１２へ伝達されることを防止することができる。また、走行速度に応じて弾性体４の剛性が変化することで、振動を吸収する際の減衰性能も変化し、乗り心地を変化させることができる。
なお、図７の二点鎖線で示している直線Ｃは、弾性体４及び押圧部材７の変位が最大の場合でありねじり剛性が最大となる状態を示し、直線Ｄは、弾性体４及び押圧部材７が基準変位にある状態を示し、直線Ｅは、弾性体４及び押圧部材７の変位が最小の場合でありねじり剛性が最小となる状態を示している。
【００３２】
他の構成を有するステアリングダンパ装置１０１を説明する。
図８は、ステアリングダンパ装置１０１を部分的に断面で示した説明図である。図９は、このステアリングダンパ装置１０１を分解した斜視図である。このステアリングダンパ装置１０１も前記形態と同様に、ステアリングホイール側シャフト１０２と下１０３との間に設けられた弾性体１０４と、この弾性体１０４に予圧を与えてねじり剛性を変化させるアクチュエータ１０５とを備えている。さらに、制御装置８（図１参照）によって車両の走行速度に応じてアクチュエータ１０５が制御されることにより、弾性体１０４のねじり剛性を変化させる構成となっている。
【００３３】
なお、図２に示したステアリングダンパ装置１の場合、アクチュエータ５によって変化させる弾性体４のねじり剛性は、弾性体４そのもののねじれ剛性である。一方、図８に示しているステアリングダンパ装置１０１の場合、弾性体１０４を含めたステアリングホイール側シャフト１０２とステアリングギア側シャフト１０３との間におけるねじれ剛性、すなわち、弾性体１０４の見かけ上のねじれ剛性を、アクチュエータ１０５によって変化させる構成である。
【００３４】
具体的構成を説明する。弾性体１０４は円筒形状であり、弾性体１０４の内周面は、ステアリングギア側シャフト１０３の外周面に加硫接着によって固定され、弾性体１０４の外周面は、ステアリングホイール側シャフト１０２が有している筒状部１１０の内周面に加硫接着によって固定されている。このため、弾性体１０４は、両シャフト１０２，１０３間でねじり荷重を伝達可能でありかつ両シャフト１０２，１０３間の振動を吸収することができる。
アクチュエータ１０５は電動モータ１０６ａからなり、電動モータ１０６ａの回転によって回転軸１０６ｂが回転する。回転軸１０６ｂにはセレーション１０６ｄが形成されていて、ステアリングギア側シャフト１０３とセレーション結合されている。電動モータ１０６ａは筒状部１１０にねじ１２２によって固定される。このため、電動モータ１０６ａが回転すると、ステアリングホイール側シャフト１０２に対してステアリングギア側シャフト１０３を軸心Ｃ回りに強制的に正逆回転させることができる。
【００３５】
このステアリングダンパ装置１０１において、弾性体１０４のねじり剛性を変化させる制御について説明する。図１に示しているように、ステアリングシャフト１２（又はステアリングホイール側シャフト１０２）の回転角を検知する角度センサ４０をステアリング装置は備えている。角度センサ４０の検知結果は制御装置８に入力される。
そして、ステアリングホイール１１（図１参照）を回転させることでステアリングシャフト１２及びステアリングホイール側シャフト１０２が一方向に回転すると、弾性体１０４には弾性的なねじれが与えられ、当該弾性体１０４のねじれ力がステアリングギア側シャフト１０３に伝わり当該ステアリングギア側シャフト１０３も同方向に回転し、ステアリングギヤ機構の入力軸１８ａを回転させ、車輪１９の向きを変えることができる。
【００３６】
弾性体１０４本来のねじり弾性係数が高くねじり剛性が高い場合、高速走行時、ステアリングホイール側シャフト１０２の一方向の回転に対して弾性体１０４がねじれ、鋭敏にステアリングギア側シャフト１０３も同方向に回転する。この際、制御装置８は、弾性体１０４のこのねじれを阻害しないように、電動モータ１０６ａを回転制御する。
このために、制御装置８の記憶部８ａには、ステアリングシャフト１２（又はステアリングホイール側シャフト１０２）の回転角とその際に生じる弾性体１０４のねじれ角度との相関についての第一情報が記憶されている。
【００３７】
そして、車速センサ３９によって制御装置８は車両が高速走行状態であると判定すると、角度センサ４０がステアリングシャフト１２（又はステアリングホイール側シャフト１０２）の回転角を検知し、この回転角の情報を制御装置８が取得すると、制御装置８は前記第一情報に基づいて弾性体１０４のねじれ角度を取得し、制御装置８はこのねじれ角度に相当する信号を電動モータ１０６ａへ出力し、電動モータ１０６ａは回転軸１０６ｂを当該ねじれ角度回転させる。これにより弾性体１０４のねじれに追従するようにして電動モータ１０６ａの回転制御がされ、鋭敏な操舵フィーリングが得られる。
【００３８】
これに対し、低速走行時では、ステアリングホイール１１を回転させることでステアリングシャフト１２及びステアリングホイール側シャフト１０２が一方向に回転すると、この回転にステアリングギア側シャフト１０３が鋭敏に追従しないように電動モータ１０６ａを制御する。
つまり、車速センサ３９によって制御装置８は車両が低速走行状態であると判定すると、角度センサ４０がステアリングシャフト１２（又はステアリングホイール側シャフト１０２）の一方向の回転角を検知し、この回転角の情報を制御装置８が取得すると、制御装置８は前記第一情報に基づいて前記一方向の回転角に応じて、前記一方向とは逆の方向のトルクをステアリングギア側シャフト１０３に生じさせるように回転軸１０６ｂを回転させる。これにより、弾性体１０４のねじり剛性が見かけ上低くなった挙動を示す。
【００３９】
このように、図８及び図９のステアリングダンパ装置１０１の場合、ステアリングシャフト１２の回転角及び車両の走行速度の両者の情報に基づいて、アクチュエータ１０５の動作量を制御している。
これに対して、図２のステアリングダンパ装置１の場合では、車両の走行速度の情報に基づいてアクチュエータ１０５の動作量を制御すればよく、制御が容易となる。
【００４０】
また、図８及び図９のステアリングダンパ装置１０１の場合では、弾性体１０４に過大なねじり荷重が作用した場合や、弾性体１０４が破損してねじり荷重の伝達が十分に行えない非常時のために、筒状部１１０に周方向に長い切り欠き部１１０ａが形成され、ステアリングギア側シャフト１０３にピン１１１が固定されている。ピン１１１は切り欠き部１１０ａの周方向の端面に当接することによって、ステアリングホイール側シャフト１０２とステアリングギア側シャフト１０３との回転角度差が大きくなりすぎるのを防止している。
これに対し、図２のステアリングダンパ装置１の場合では、図５と図６とに示しているように、ステアリングギア側シャフト３が有する筒状部２３の突出壁部２５の先端が、ステアリングホイール側シャフト２に固定された押圧部材７の凹部３５に周方向両側に隙間を有して挿入した状態にあり、また、押圧部材７の柱部３３の先端が、ステアリングギア側シャフト３の筒状部２３の凹部２８に周方向両側に隙間を有して挿入した状態にある。このため、前記ピン１１１（図８参照）を用いることなく、ステアリングホイール側シャフト２とステアリングギア側シャフト３との過大な回転角度差が生じることを防止している。
【００４１】
以上のように構成された各形態のステアリングダンパ装置１，１０１によれば、ステアリングダンパ装置１，１０１の剛性を、車両の走行速度に応じて変更できるので、運転者が感じるステアリング装置１０の剛性は、車両の走行速度に適した剛性として違和感なく感じる様にすることができ、かつ、走行速度に応じた路面情報等のステアリング・インフォメーションを、運転者が必要とする分のみ与えることができる。
そして、このステアリングダンパ装置１，１０１を備えたステアリング装置１０によれば、走行速度の増減に伴い車両等の振動による周波数が増減するが、このような走行速度に応じて周波数が増減する振動については、弾性体４，１０４によって遮断できる。そして、運転者にとって必要とされる路面情報を含む車両の振動の周波数については、車両の走行速度に応じて減衰させることなくステアリング装置１０に伝達させることができる。
この結果、車両の走行速度に応じたステアリング装置１０の剛性を運転者に感じさせることができ、かつ、実際のステアリング装置１０の剛性との乖離を生じさせることなく、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００４２】
また、本発明のステアリング装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであっても良い。中間シャフト１５がステアリングダンパ装置を有している構成としたが、このステアリングダンパ装置は、ステアリングシャフト１２からステアリングギヤ機構１８の入力軸１８ａまでの間の他の部位に用いられてもよい。このために、適用部位に応じて、ステアリングホイール側シャフト２の本体部２ａ及びステアリングギア側シャフト３の本体部３ａの形状を、他の形態としてもよい。
なお、ステアリングダンパ装置を中間シャフト１５に設けた場合、そのシャフト両端部に自在継手が接続されている。このような自在継手及び中間シャフト１５を含むシャフト構造体の全体としての剛性を高めるために、自在継手におけるジョイント剛性を高めることも有効であるが、ステアリングダンパ装置の弾性体の剛性を高めることにより、シャフト構造体の全体剛性を効率よく高めることができる。
【００４３】
また、本発明のステアリング機構は、電動パワーステアリング装置と共に用いられてもよく、この場合、電動パワーステアリング装置が備えている制御装置が、前記制御装置８の機能を有していてもよい。
また、本発明のステアリング装置１０は、ステアリングギヤ機構１８が油圧シリンダーを備えて構成されたラックアンドピニオン式ステアリング装置や、電動モータにより駆動されるポンプを備えたステアリング装置等の各種四輪自動車用パワーステアリング装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１，１０１：ステアリングダンパ装置、 ２，１０２：ステアリングホイール側シャフト（第一シャフト）、 ３，１０３：ステアリングギア側シャフト（第二シャフト）、 ４，１０４：弾性体、 ５，１０５：アクチュエータ、 ６ａ，１０６ａ：電動モータ、 ７：押圧部材、 ８：制御装置（制御部）、 １２：ステアリングシャフト、 １８：ステアリングギヤ機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ステアリングダンパ装置及びこの車両用ステアリングダンパ装置を備えたステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるステアリング装置には、走行時に車輪から入力される振動を吸収するために、ステアリングダンパ装置が設けられている。ステアリングダンパ装置は、例えば特許文献１が示しているように、ステアリングホイールが取り付けられるステアリングシャフトと、ラックピニオン式等のステアリングギヤ機構との間に設けられている。
図１０は従来のステアリングダンパ装置の説明図である。このステアリングダンパ装置は、筒状の部分（以下、筒状部４２という）を有するステアリングホイール側シャフト４１と、筒状部４２に端部が挿入しているステアリングギア側シャフト４３と、このステアリングギア側シャフト４３の端部と筒状部４２との間に介在している筒状の弾性体４４と、ステアリングギア側シャフト４３と一体回転するピン４５とを有している。弾性体４４の内周面はステアリングギア側シャフト４３の外周面に固定され、弾性体４４の外周面は筒状部４２の内周面に固定されている。
【０００３】
このように構成されたステアリングダンパ装置によれば、車輪側から入力され当該ステアリングダンパ装置に伝達した振動は、弾性体４４が弾性変形することによって吸収され、振動がステアリングシャフト側へ伝わるのを抑制することができ、運転者の乗り心地を良くしている。
一方、ステアリングホールを回転操作することでステアリングホイール側シャフト４１が回転すると、弾性体４４には弾性的なねじれが与えられる。この弾性体４４のねじれ力がステアリングギア側シャフト４３に伝わることで当該ステアリングギア側シャフト４３が同方向に回転し、ステアリングギヤ機構の入力軸を回転させ車輪の向きを変え、車両進行方向の変更を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７２３４７号公報（図７参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ステアリングダンパ装置が備えている弾性体４４のねじれ剛性をある特性にひとたび決めてしまうと、車両の走行速度が変わったときに、運転者がステアリングホイールから感じるステアリング装置に期待する剛性と、実際のステアリング装置の剛性とに乖離が生じることがある。
これにより、ステアリング装置としては所望の剛性を保有しているにも関わらず、運転者はステアリング装置に期待する走行速度や操舵角度に応じた剛性を、ステアリングホイールを介して感じることができない。
この結果、運転者は走行速度に応じた操舵フィーリングを得ることができない。
しかしながら、ステアリングダンパ装置は前述の様に車両走行中での車輪、路面、車体等から発生する振動を運転者側へ伝達させないために、ステアリングダンパ装置（弾性体４４）の剛性を低くして使用される傾向にある。
そのために、ステアリングダンパ装置の剛性を高くすると、操舵装置へ伝達される車両振動を十分に減衰することが困難になってしまい、操舵フィーリングを向上させることが難しくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、車両の走行速度に応じて操舵装置の剛性を変えることができる車両用ステアリングダンパ装置及びステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための本発明の車両用ステアリングダンパ装置は、第一シャフトと、前記第一シャフトと同軸上に配置された第二シャフトと、前記第一シャフトと前記第二シャフトとの間に設けられた弾性体と、車両の走行速度に応じて前記第一シャフトと前記第二シャフトとを相対的に移動させることで前記弾性体に予圧を与えるアクチュエータとを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の車両用ステアリングダンパ装置が、例えばステアリングシャフトとステアリングギヤ機構の入力軸との間に設けられ、前記ステアリングシャフト側の第一シャフトと前記入力軸側の第二シャフトとの間におけるねじり荷重の伝達が、弾性体によって行われ、車輪が操舵される場合、アクチュエータは、車両の走行速度に応じて第一シャフトと第二シャフトとを相対的に移動させることで弾性体に予圧を与えるので、当該弾性体のシャフトがねじれる方向（以下、シャフトねじり方向という）の剛性を変化させることができ、車両の走行速度に応じて操舵フィーリングをステアリングダンパ装置において変えることが可能となる。
なお、アクチュエータによって変化させることができる弾性体のシャフトねじり方向の剛性には、弾性体そのもののシャフトねじり方向の剛性と、弾性体を含めた第一シャフトと第二シャフトとの間におけるシャフトねじり方向の剛性とが含まれる。
【０００９】
また、前記車両用ステアリングダンパ装置は、更に、前記車両の走行速度と前記アクチュエータによる前記シャフトの送り量との相関情報を記憶する記憶部と、前記相関情報により定まる前記送り量で前記アクチュエータによって前記シャフトを移動させる制御部とを備えているのが好ましい。
この場合、制御部は、車両の走行速度についての情報を得ると、記憶部が記憶している相関情報を参照してアクチュエータによる前記シャフトの送り量を得ることができるので、制御部における制御のための演算の負担を軽減できる。そして、制御部が前記送り量に相当する信号をアクチュエータへ送信することができ、効率よくアクチュエータによって前記シャフトを移動させる処理が実行される。
【００１０】
また、前記アクチュエータは、前記第一シャフトと前記第二シャフトとの間で同軸上に設けられたモータと、前記モータの回転によって前記シャフトと共に変位することで前記弾性体に予圧を与える押圧部材とを有している構成とすることができる。
この場合、モータ、第一シャフト及び第二シャフトを直線的に配置することができるので、ステアリングダンパ装置が径方向に大きくなることを防ぎ、コンパクト化することができる。
押圧部材は、モータの回転によって前記シャフトと共に変位することができるので、前記弾性体を圧縮変形させて予圧を与えることができる。
これにより、車両の走行速度に応じて、弾性体のシャフトねじれ方向の剛性を予め変化させることができるので、押圧部材又は弾性体の変位基準を任意に設定することができる。
この結果、押圧部材又は弾性体の変位基準からさらに弾性体は変形することができるので、車両の走行速度に応じたステアリングダンパ装置のねじり剛性を得ることができる。
【００１１】
そして、本発明のステアリング装置は、ステアリングシャフトと、ステアリングギヤ機構と、前記ステアリングシャフトから前記ステアリングギヤ機構までの間に設けられた前記車両用ステアリングダンパ装置とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、ステアリングダンパ装置が備えている弾性体に予圧を与えることで、弾性体のシャフトねじれ方向の剛性を予め変化させることができるので、弾性体の変位基準を任意に設定することができる。そして、この変位基準からさらに弾性体は変形することができるので、車両の走行速度に応じたねじり剛性を備えたステアリング装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ステアリングダンパ装置の剛性を車両の走行速度に応じて変更できるので、運転者が感じるステアリング装置の剛性は、車両の走行速度に適した剛性として違和感なく感じる様にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のステアリング装置の実施の一形態を模式的に示した説明図である。
【図２】ステアリングダンパ装置の斜視図である。
【図３】ステアリングダンパ装置を分解した斜視図である。
【図４】ステアリングダンパ装置を部分的に断面で示した説明図である。
【図５】ステアリングギア側シャフトの説明図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図６】押圧部材の説明図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図７】変更されるねじれ剛性の説明図である。
【図８】他のステアリングダンパ装置を部分的に断面で示した説明図である。
【図９】図８のステアリングダンパ装置を分解した斜視図である。
【図１０】従来のステアリングダンパ装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明のステアリング装置１０の実施の一形態を模式的に示した説明図である。このステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１が取り付けられるステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２を回転自在に支持しているコラム１３と、ステアリングシャフト１２に第一の自在継手１４を介して接続された中間シャフト１５と、中間シャフト１５と第二の自在継手１６を介して接続された出力軸１７と、ステアリングギヤ機構１８とを備えている。ステアリングギヤ機構１８は例えばラックピニオン式であり、その入力軸１８ａと前記出力軸１７とが接続され、また、ステアリングギヤ機構１８の出力軸（ラック軸）１８ｂの左右両側に車輪１９が取り付けられる。
【００１５】
また、このステアリング装置１０はステアリングダンパ装置１を備えていて、図１に示している実施形態では、中間シャフト１５にステアリングダンパ装置１が設けられている。つまり、中間シャフト１５は、第一の自在継手１４に上端部が接続されたステアリングホイール側シャフト（第一シャフト）２と、第二の自在継手１６に下端部が接続されたステアリングギア側シャフト（第二シャフト）３と、ステアリングホイール側シャフト２とステアリングギア側シャフト３との間に設けられた弾性体４とを備えている。
【００１６】
図２はステアリングダンパ装置１の斜視図である。なお、図２ではステアリングホイール側シャフト２の上端部及びステアリングギア側シャフト３の下端部を省略して示している。図３はこのステアリングダンパ装置１を分解した斜視図である。図４はステアリングダンパ装置１を部分的に断面で示した説明図である。
図３において、ステアリングダンパ装置１は、前記ステアリングホイール側シャフト２、前記ステアリングギア側シャフト３及び前記弾性体４の他に、ステアリングホイール側シャフト２とステアリングギア側シャフト３とを軸方向に相対的に移動させることでこの弾性体４に予圧を与えるアクチュエータ５を更に備えている。弾性体４に予圧が与えられることで、弾性体４のシャフトねじり方向の剛性は変化する。なお、前記シャフトねじり方向の剛性は、ステアリングホイール側シャフト２及びステアリングギア側シャフト３の軸心Ｃ回りのねじり剛性であり、以下、シャフトねじり方向の剛性を、単にねじり剛性と呼ぶ。実施形態のアクチュエータ５は、電動モータ６ａと、電動モータ６ａの回転によって弾性体４に対してステアリングホイール側シャフト２と共に変位する押圧部材７とを有している。ステアリングギア側シャフト３を軸方向に拘束した状態とした場合、後にも説明するが、押圧部材７は弾性体４に対して軸方向にステアリングホイール側シャフト２と共に変位することで、当該弾性体４を軸方向に予圧して圧縮変形させておく。また、電動モータ６ａが有している回転軸６ｂは軸方向に突出していて、電動モータ６ａの駆動により回転軸６ｂが回転する。電動モータ６ａと回転軸６ｂとは一体構造であり、回転軸６ｂの外周面に雄ねじ６ｃが形成されている。
【００１７】
ステアリングホイール側シャフト２とステアリングギア側シャフト３とは同軸上（同じ軸心Ｃ上）に配置されている。さらに、電動モータ６ａ、回転軸６ｂ、押圧部材７及び弾性体４も、シャフト２，３と同軸上に配置されている。このため、ステアリングダンパ装置１の各構成部材を軸心Ｃに沿って直線的に配置することができ、ステアリングダンパ装置１が径方向に大きくなるのを防ぎ、コンパクト化が可能となる。
【００１８】
ステアリングホイール側シャフト２は、直線状の本体部２ａと、この本体部２ａの端部から二つに分岐した二股形状を有するブラケット部２９とを有していて、このブラケット部２９に押圧部材７がネジ２２によって固定される（図２参照）。これにより、軸方向に拘束した状態としたステアリングギア側シャフト３に対して、ステアリングホイール側シャフト２は押圧部材７と一体となって変位可能となる。
図３において、ステアリングギア側シャフト３は、直線状の本体部３ａと、この本体部３ａの端部に形成された有底筒形状の筒状部２３とを有していて、本体部３ａと筒状部２３とは同軸上の配置にある。
なお、本ステアリングダンパ装置１に組み付けられたステアリングホイール側シャフト２とステアリングギア側シャフト３とは、四輪車両に搭載されるステアリング装置へ搭載する際に、両シャフト２，３の取り付け関係を逆にしても、本ステアリングダンパ装置１の機能は達成可能であることは明らかである。
【００１９】
図４において、ステアリングギア側シャフト３の本体部３ａには、筒状部２３内で開口しているねじ孔２６が形成されている。このねじ孔２６は軸方向に長く形成されていて、電動モータ６ａの回転軸６ｂに形成された雄ねじ６ｃと螺合する。
図５はステアリングギア側シャフト３の説明図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。なお図５（ｂ）には二点鎖線によって弾性体４（第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂ）も記載している。筒状部２３の内部には、軸心Ｃ回りの周方向に直交する第一当接面２４ａ及び第二当接面２４ｂが形成され、また、軸方向に直交する第一挟み面２７ａ及び第二挟み面２７ｂが形成されている。筒状部２３の内周壁面２３ａから軸心Ｃに向かって隆起する突出壁部２５が設けられ、この突出壁部２５の周方向両側面が第一当接面２４ａ及び第二当接面２４ｂとなる。第一挟み面２７ａと第二挟み面２７ｂとの周方向の間であって、突出壁部２５と異なる位置には、底面が第一挟み面２７ａ及び第二挟み面２７ｂよりも低くなった凹部２８が形成されている。
【００２０】
図６は押圧部材７の説明図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。なお図６（ｂ）には二点鎖線によって弾性体４（第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂ）も記載している。押圧部材７は、中心に電動モータ６ａの回転軸６ｂ（図３参照）を挿通させる孔３１ａが形成された円環部３１と、円環部３１の側面から一段隆起している円弧部３２ａ，３２ｂと、さらに突出している柱部３３とを有している。押圧部材７には、軸心Ｃ回りの周方向に直交する第三当接面３４ａ及び第四当接面３４ｂが形成され、軸方向に直交する第三挟み面３７ａ及び第四挟み面３７ｂが形成されている。柱部３３の周方向両側面が、第三当接面３４ａ及び第四当接面３４ｂとなる。第三挟み面３７ａと第四挟み面３７ｂとの周方向の間であって、柱部３３と異なる位置には、第三挟み面３７ａ及び第四挟み面３７ｂよりも低くなった凹部３５が形成されている。
【００２１】
図３に示している弾性体４は、円弧状の第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂからなるゴム製のブッシュであり、その円弧の中心が軸心Ｃと一致してステアリングギア側シャフト３の筒状部２３に取り付けられる。つまり、弾性体４もシャフト２，３と同軸上の配置となる。第一弾性部材４ａと第二弾性部材４ｂとは同じ形状であり、横断面形状は円形である。
そして、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂを筒状部２３に収容した状態とし、かつ、押圧部材７の柱部３３（図６参照）の先端部を筒状部２３の凹部２８（図５参照）に周方向両側に隙間を有して挿入した状態として、押圧部材７を筒状部２３に組み付ける。この際、筒状部２３の突出壁部２５の先端部が押圧部材７の凹部３５に周方向両側に隙間を有して挿入した状態となる。さらに、図３において、押圧部材７の孔３１ａを貫通させた電動モータ６ａの回転軸６ｂを、ステアリングギア側シャフト３のねじ孔２６に螺合させ、かつ、電動モータ６ａを押圧部材７にねじ３８によって固定する。
【００２２】
この際、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示しているように、第一弾性部材４ａの周方向一端面２０ａは筒状部２３の第一当接面２４ａに当接し、その反対側である周方向他端面２０ｂは押圧部材７の第三当接面３４ａに当接する。一方、第二弾性部材４ｂの周方向一端面２１ａは筒状部２３の第二当接面２４ｂに当接し、その反対側である周方向他端面２１ｂは押圧部材７の第四当接面３４ｂに当接する。さらに、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂは、周方向に圧縮弾性変形した状態となって筒状部２３内に取り付けられている。これにより、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂの周方向への拡大変形は規制された状態にある。
このため、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂによって、シャフト２，３間で軸心Ｃ回りのねじり荷重（回転トルク）を伝達可能となり、かつ、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂが周方向及び軸方向に弾性変形することによってシャフト２，３間の振動を吸収することができる。
【００２３】
また、第一弾性部材４ａは、筒状部２３の第一挟み面２７ａと押圧部材７の第三挟み面３７ａとに軸方向に挟まれた状態となり、第二弾性部材４ｂは、筒状部２３の第二挟み面２７ｂと押圧部材７の第四挟み面３７ｂとに軸方向に挟まれた状態となる。以上よりステアリングダンパ装置１の組み立て状態が得られる（図４参照）。
この組み立て状態では、押圧部材７の円環部３１と筒状部２３との間には、軸方向の隙間ｅが形成される。この隙間ｅは、電動モータ６ａが回転した際の押圧部材７の軸方向への移動代となる。
【００２４】
そして、電動モータ６ａの駆動によって回転軸６ｂが回転してねじ孔２６を進む方向（図４では右方向）に軸方向移動すると、この回転軸６ｂと共に電動モータ６ａ、押圧部材７及びステアリングホイール側シャフト２は、筒状部２３の底面となる第一挟み面２７ａ及び第二挟み面２７ｂに向かって軸方向に前進する。これにより、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂは軸方向に圧縮弾性変形する。一方、回転軸６ｂが反対方向に回転すると、電動モータ６ａ、押圧部材７及びステアリングホイール側シャフト２は前記第一挟み面２７ａ及び第二挟み面２７ｂから離れるように軸方向に後退する。
このように電動モータ６ａ（回転軸６ｂ）の回転方向及び回転数を制御することにより、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂの軸方向の弾性変形量（弾性圧縮量）を増減することができる。
【００２５】
第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂはその周方向への拡大変形が規制された状態にあるため、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂを軸方向に弾性圧縮し、その圧縮変形量を大きくすると、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂのねじり剛性が高まる。さらに、軸方向の圧縮変形量が大きくなるにしたがってねじり剛性は高くなる。
すなわち、アクチュエータ５の動作量、つまり、ステアリングホイール側シャフト２及び押圧部材７の軸方向の送り量に応じて、第一弾性部材４ａ及び第二弾性部材４ｂのねじり剛性を予め変化させて所定の値にしておくことが可能となる。
【００２６】
以上のように構成されたステアリングダンパ装置１において、弾性体４のねじり剛性を変化させる制御について説明する。
電動モータ６ａは、車両に搭載された制御装置８（図１参照）によって制御される。このために、電動モータ６ａは制御装置８からの信号が入力されるケーブル９を有している。操舵操舵の際、ステアリングホイール側シャフト２は軸心Ｃ回りに回転することから、図２に示しているように、ケーブル９はステアリングホイール側シャフト２の本体部２ａに螺旋状に巻かれて設けられている。
【００２７】
制御装置８によって電動モータ６ａの回転方向と回転数とが制御され、制御装置８から電動モータ６ａへ信号が出力され、この信号に基づいて電動モータ６ａは回転する。これにより、回転軸６ｂは所定の回転方向に所定の回転数だけ回転する。また、回転軸６ｂには一定のねじピッチで雄ねじ６ｃが形成されているので、回転軸６ｂの回転数と、回転軸６ｂの軸方向の送り量との関係は比例となる。このため、回転軸６ｂの回転数と、電動モータ６ａ及びこの電動モータ６ａに固定された押圧部材７及びステアリングホイール側シャフト２の軸方向の送り量との関係も比例となる。そして、弾性体４は一定のねじり弾性係数を有しているので、押圧部材７の軸方向の送り量に応じて、弾性体４のねじり剛性を比例して増減させることが可能となる。
なお、制御装置８は、ステアリングダンパ装置１が備えているが、例えば車両に搭載された電動式ステアリング装置のＥＣＵ（エレクトリック・コントロールユニット）にその機能部として備えさせることができる（図１参照）。
【００２８】
そして、車両に搭載された車速センサ３９から当該車両の走行速度についての情報（以下、速度情報という）が、制御装置８に入力される。制御装置８と共に設けられている記憶部８ａには、速度情報とアクチュエータ５の動作量との相関情報（ルックアップテーブル）が記憶されている。具体的には、記憶部８ａには、速度情報と押圧部材７及びステアリングホイール側シャフト２の軸方向の送り量との相関情報が記憶されている。
【００２９】
そして、記憶部８ａが記憶している前記相関情報により定まる送り量に相当する信号を制御装置８がアクチュエータ５に発信し、この信号によりアクチュエータ５が有する電動モータ６ａは動作する。つまり、制御装置８は速度情報を取得すると、前記相関情報から押圧部材７の軸方向の送り量を取得することができる。制御装置８は、この取得された送り量に相当する信号を電動モータ６ａへ出力すると、この信号に基づいて電動モータ６ａは動作する。このように、速度情報に応じて電動モータ６ａを所定の回転方向へ所定の回転数だけ回転させ、押圧部材７を軸方向に所定の値だけ変位させる。これにより、車両の走行速度に応じて、弾性体４のねじり剛性を変更して予め所定の値としておく。
【００３０】
以上のように、ステアリングダンパ装置１が備えているアクチュエータ５は、車両の走行速度に応じて動作量が制御されることにより、弾性体４のたわみ量（圧縮量）を予め変化させて当該弾性体４のねじり剛性を所定の値に変化させておく。これにより、車両の走行速度に応じて、ステアリング装置における操舵フィーリングを変えることが可能となる。例えば、図７において、走行速度が高い場合（図７の「高速」の場合）、押圧部材７の前方への送り量を大きくして弾性体４の軸方向の変形量を多くし、図７の直線Ａに示しているように、弾性体４のねじり剛性を「低速」の場合よりも予め高くしておくことで、鋭敏な操舵フィーリングが得られ、ステアリングホイール１１の操舵角度の僅かな変更により、車両進行方向の変更が可能となる。
【００３１】
逆に走行速度が低い場合（図７の「低速」の場合）、押圧部材７の前方への送り量を小さくして弾性体４の軸方向の変形量を少なくし、図７の直線Ｂに示しているように、弾性体４のねじり剛性を「高速」の場合よりも予め低くしておくことで、柔らかい操舵フィーリングが得られる。
そして、高速時及び低速時共に、車輪側からステアリングダンパ装置１に入力された振動は、弾性体４が弾性変形することによって吸収され、振動がステアリングシャフト１２へ伝達されることを防止することができる。また、走行速度に応じて弾性体４の剛性が変化することで、振動を吸収する際の減衰性能も変化し、乗り心地を変化させることができる。
なお、図７の二点鎖線で示している直線Ｃは、弾性体４及び押圧部材７の変位が最大の場合でありねじり剛性が最大となる状態を示し、直線Ｄは、弾性体４及び押圧部材７が基準変位にある状態を示し、直線Ｅは、弾性体４及び押圧部材７の変位が最小の場合でありねじり剛性が最小となる状態を示している。
【００３２】
他の構成を有するステアリングダンパ装置１０１を説明する。
図８は、ステアリングダンパ装置１０１を部分的に断面で示した説明図である。図９は、このステアリングダンパ装置１０１を分解した斜視図である。このステアリングダンパ装置１０１も前記形態と同様に、ステアリングホイール側シャフト１０２と下１０３との間に設けられた弾性体１０４と、この弾性体１０４に予圧を与えてねじり剛性を変化させるアクチュエータ１０５とを備えている。さらに、制御装置８（図１参照）によって車両の走行速度に応じてアクチュエータ１０５が制御されることにより、弾性体１０４のねじり剛性を変化させる構成となっている。
【００３３】
なお、図２に示したステアリングダンパ装置１の場合、アクチュエータ５によって変化させる弾性体４のねじり剛性は、弾性体４そのもののねじれ剛性である。一方、図８に示しているステアリングダンパ装置１０１の場合、弾性体１０４を含めたステアリングホイール側シャフト１０２とステアリングギア側シャフト１０３との間におけるねじれ剛性、すなわち、弾性体１０４の見かけ上のねじれ剛性を、アクチュエータ１０５によって変化させる構成である。
【００３４】
具体的構成を説明する。弾性体１０４は円筒形状であり、弾性体１０４の内周面は、ステアリングギア側シャフト１０３の外周面に加硫接着によって固定され、弾性体１０４の外周面は、ステアリングホイール側シャフト１０２が有している筒状部１１０の内周面に加硫接着によって固定されている。このため、弾性体１０４は、両シャフト１０２，１０３間でねじり荷重を伝達可能でありかつ両シャフト１０２，１０３間の振動を吸収することができる。
アクチュエータ１０５は電動モータ１０６ａからなり、電動モータ１０６ａの回転によって回転軸１０６ｂが回転する。回転軸１０６ｂにはセレーション１０６ｄが形成されていて、ステアリングギア側シャフト１０３とセレーション結合されている。電動モータ１０６ａは筒状部１１０にねじ１２２によって固定される。このため、電動モータ１０６ａが回転すると、ステアリングホイール側シャフト１０２に対してステアリングギア側シャフト１０３を軸心Ｃ回りに強制的に正逆回転させることができる。
【００３５】
このステアリングダンパ装置１０１において、弾性体１０４のねじり剛性を変化させる制御について説明する。図１に示しているように、ステアリングシャフト１２（又はステアリングホイール側シャフト１０２）の回転角を検知する角度センサ４０をステアリング装置は備えている。角度センサ４０の検知結果は制御装置８に入力される。
そして、ステアリングホイール１１（図１参照）を回転させることでステアリングシャフト１２及びステアリングホイール側シャフト１０２が一方向に回転すると、弾性体１０４には弾性的なねじれが与えられ、当該弾性体１０４のねじれ力がステアリングギア側シャフト１０３に伝わり当該ステアリングギア側シャフト１０３も同方向に回転し、ステアリングギヤ機構の入力軸１８ａを回転させ、車輪１９の向きを変えることができる。
【００３６】
弾性体１０４本来のねじり弾性係数が高くねじり剛性が高い場合、高速走行時、ステアリングホイール側シャフト１０２の一方向の回転に対して弾性体１０４がねじれ、鋭敏にステアリングギア側シャフト１０３も同方向に回転する。この際、制御装置８は、弾性体１０４のこのねじれを阻害しないように、電動モータ１０６ａを回転制御する。
このために、制御装置８の記憶部８ａには、ステアリングシャフト１２（又はステアリングホイール側シャフト１０２）の回転角とその際に生じる弾性体１０４のねじれ角度との相関についての第一情報が記憶されている。
【００３７】
そして、車速センサ３９によって制御装置８は車両が高速走行状態であると判定すると、角度センサ４０がステアリングシャフト１２（又はステアリングホイール側シャフト１０２）の回転角を検知し、この回転角の情報を制御装置８が取得すると、制御装置８は前記第一情報に基づいて弾性体１０４のねじれ角度を取得し、制御装置８はこのねじれ角度に相当する信号を電動モータ１０６ａへ出力し、電動モータ１０６ａは回転軸１０６ｂを当該ねじれ角度回転させる。これにより弾性体１０４のねじれに追従するようにして電動モータ１０６ａの回転制御がされ、鋭敏な操舵フィーリングが得られる。
【００３８】
これに対し、低速走行時では、ステアリングホイール１１を回転させることでステアリングシャフト１２及びステアリングホイール側シャフト１０２が一方向に回転すると、この回転にステアリングギア側シャフト１０３が鋭敏に追従しないように電動モータ１０６ａを制御する。
つまり、車速センサ３９によって制御装置８は車両が低速走行状態であると判定すると、角度センサ４０がステアリングシャフト１２（又はステアリングホイール側シャフト１０２）の一方向の回転角を検知し、この回転角の情報を制御装置８が取得すると、制御装置８は前記第一情報に基づいて前記一方向の回転角に応じて、前記一方向とは逆の方向のトルクをステアリングギア側シャフト１０３に生じさせるように回転軸１０６ｂを回転させる。これにより、弾性体１０４のねじり剛性が見かけ上低くなった挙動を示す。
【００３９】
このように、図８及び図９のステアリングダンパ装置１０１の場合、ステアリングシャフト１２の回転角及び車両の走行速度の両者の情報に基づいて、アクチュエータ１０５の動作量を制御している。
これに対して、図２のステアリングダンパ装置１の場合では、車両の走行速度の情報に基づいてアクチュエータ１０５の動作量を制御すればよく、制御が容易となる。
【００４０】
また、図８及び図９のステアリングダンパ装置１０１の場合では、弾性体１０４に過大なねじり荷重が作用した場合や、弾性体１０４が破損してねじり荷重の伝達が十分に行えない非常時のために、筒状部１１０に周方向に長い切り欠き部１１０ａが形成され、ステアリングギア側シャフト１０３にピン１１１が固定されている。ピン１１１は切り欠き部１１０ａの周方向の端面に当接することによって、ステアリングホイール側シャフト１０２とステアリングギア側シャフト１０３との回転角度差が大きくなりすぎるのを防止している。
これに対し、図２のステアリングダンパ装置１の場合では、図５と図６とに示しているように、ステアリングギア側シャフト３が有する筒状部２３の突出壁部２５の先端が、ステアリングホイール側シャフト２に固定された押圧部材７の凹部３５に周方向両側に隙間を有して挿入した状態にあり、また、押圧部材７の柱部３３の先端が、ステアリングギア側シャフト３の筒状部２３の凹部２８に周方向両側に隙間を有して挿入した状態にある。このため、前記ピン１１１（図８参照）を用いることなく、ステアリングホイール側シャフト２とステアリングギア側シャフト３との過大な回転角度差が生じることを防止している。
【００４１】
以上のように構成された各形態のステアリングダンパ装置１，１０１によれば、ステアリングダンパ装置１，１０１の剛性を、車両の走行速度に応じて変更できるので、運転者が感じるステアリング装置１０の剛性は、車両の走行速度に適した剛性として違和感なく感じる様にすることができ、かつ、走行速度に応じた路面情報等のステアリング・インフォメーションを、運転者が必要とする分のみ与えることができる。
そして、このステアリングダンパ装置１，１０１を備えたステアリング装置１０によれば、走行速度の増減に伴い車両等の振動による周波数が増減するが、このような走行速度に応じて周波数が増減する振動については、弾性体４，１０４によって遮断できる。そして、運転者にとって必要とされる路面情報を含む車両の振動の周波数については、車両の走行速度に応じて減衰させることなくステアリング装置１０に伝達させることができる。
この結果、車両の走行速度に応じたステアリング装置１０の剛性を運転者に感じさせることができ、かつ、実際のステアリング装置１０の剛性との乖離を生じさせることなく、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００４２】
また、本発明のステアリング装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであっても良い。中間シャフト１５がステアリングダンパ装置を有している構成としたが、このステアリングダンパ装置は、ステアリングシャフト１２からステアリングギヤ機構１８の入力軸１８ａまでの間の他の部位に用いられてもよい。このために、適用部位に応じて、ステアリングホイール側シャフト２の本体部２ａ及びステアリングギア側シャフト３の本体部３ａの形状を、他の形態としてもよい。
なお、ステアリングダンパ装置を中間シャフト１５に設けた場合、そのシャフト両端部に自在継手が接続されている。このような自在継手及び中間シャフト１５を含むシャフト構造体の全体としての剛性を高めるために、自在継手におけるジョイント剛性を高めることも有効であるが、ステアリングダンパ装置の弾性体の剛性を高めることにより、シャフト構造体の全体剛性を効率よく高めることができる。
【００４３】
また、本発明のステアリング機構は、電動パワーステアリング装置と共に用いられてもよく、この場合、電動パワーステアリング装置が備えている制御装置が、前記制御装置８の機能を有していてもよい。
また、本発明のステアリング装置１０は、ステアリングギヤ機構１８が油圧シリンダーを備えて構成されたラックアンドピニオン式ステアリング装置や、電動モータにより駆動されるポンプを備えたステアリング装置等の各種四輪自動車用パワーステアリング装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１，１０１：ステアリングダンパ装置、 ２，１０２：ステアリングホイール側シャフト（第一シャフト）、 ３，１０３：ステアリングギア側シャフト（第二シャフト）、 ４，１０４：弾性体、 ５，１０５：アクチュエータ、 ６ａ，１０６ａ：電動モータ、 ７：押圧部材、 ８：制御装置（制御部）、 １２：ステアリングシャフト、 １８：ステアリングギヤ機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一シャフトと、
前記第一シャフトと同軸上に配置された第二シャフトと、
前記第一シャフトと前記第二シャフトとの間に設けられた弾性体と、
車両の走行速度に応じて前記第一シャフトと前記第二シャフトとを相対的に移動させることで前記弾性体に予圧を与えるアクチュエータと、を備えていることを特徴とする車両用ステアリングダンパ装置。
【請求項２】
前記車両の走行速度と前記アクチュエータによる前記シャフトの送り量との相関情報を記憶する記憶部と、前記相関情報により定まる前記送り量で前記アクチュエータによって前記シャフトを移動させる制御部と、を備えている請求項１に記載の車両用ステアリングダンパ装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記第一シャフトと前記第二シャフトとの間で同軸上に設けられたモータと、前記モータの回転によって前記シャフトと共に変位することで前記弾性体に予圧を与える押圧部材と、を有している請求項１又は２に記載の車両用ステアリングダンパ装置。
【請求項４】
ステアリングシャフトと、ステアリングギヤ機構と、前記ステアリングシャフトから前記ステアリングギヤ機構までの間に設けられた請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用ステアリングダンパ装置とを備えたことを特徴とするステアリング装置。
【請求項１】
第一シャフトと、
前記第一シャフトと同軸上に配置された第二シャフトと、
前記第一シャフトと前記第二シャフトとの間に設けられた弾性体と、
車両の走行速度に応じて前記第一シャフトと前記第二シャフトとを相対的に移動させることで前記弾性体に予圧を与えるアクチュエータと、を備えていることを特徴とする車両用ステアリングダンパ装置。
【請求項２】
前記車両の走行速度と前記アクチュエータによる前記シャフトの送り量との相関情報を記憶する記憶部と、前記相関情報により定まる前記送り量で前記アクチュエータによって前記シャフトを移動させる制御部と、を備えている請求項１に記載の車両用ステアリングダンパ装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記第一シャフトと前記第二シャフトとの間で同軸上に設けられたモータと、前記モータの回転によって前記シャフトと共に変位することで前記弾性体に予圧を与える押圧部材と、を有している請求項１又は２に記載の車両用ステアリングダンパ装置。
【請求項４】
ステアリングシャフトと、ステアリングギヤ機構と、前記ステアリングシャフトから前記ステアリングギヤ機構までの間に設けられた請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用ステアリングダンパ装置とを備えたことを特徴とするステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２６４８２２（Ｐ２０１０−２６４８２２Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１６５６７（Ｐ２００９−１１６５６７）
【出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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