特許 6242549 車両用ステアリング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6242549

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】車両用ステアリング装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 3/12 20060101AFI20171127BHJP

【ＦＩ】

   B62D3/12 503C

   B62D3/12 503B

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-535472(P2017-535472)

(86)(22)【出願日】2017年6月29日

(86)【国際出願番号】JP2017023866

【審査請求日】2017年6月30日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000146010

【氏名又は名称】株式会社ショーワ

(74)【代理人】

【識別番号】100067356

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 容一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100160004

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 憲雅

(74)【代理人】

【識別番号】100120558

【弁理士】

【氏名又は名称】住吉 勝彦

(74)【代理人】

【識別番号】100148909

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧澤 匡則

(74)【代理人】

【識別番号】100192533

【弁理士】

【氏名又は名称】奈良 如紘

(72)【発明者】

【氏名】寺田 典史

【審査官】 鈴木 敏史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１３６４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−１１８０７３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１１−１１１０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−００８００３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車幅方向へ移動可能な転舵軸と、
前記転舵軸を収納するハウジングと、
前記ハウジングから露出した前記転舵軸の軸端に設けられたストッパーと、
前記ハウジングに設けられて、前記ストッパーの車幅方向への移動範囲を制限しており、圧縮応力に対する歪み量の特性を表す圧縮応力−歪み線図において、前記ストッパーから入力した通常の操舵による突き当たり荷重を吸収する弾性領域と、前記ストッパーから入力して前記通常の操舵による突き当たり荷重よりも大きい衝撃荷重を吸収する塑性領域と、を有する特性の衝突緩和部材と、
前記衝突緩和部材の外周面を包囲して前記ハウジングに設けられた弾性体と、を備え、
前記弾性体の先端面は、前記ストッパーに車幅方向で対向しており、
前記衝突緩和部材の先端面は、前記弾性体の先端面よりも前記ストッパーへ向かって車幅方向へ突出している、ことを特徴とする車両用ステアリング装置。

【請求項2】

前記衝突緩和部材は、前記転舵軸を車幅方向へ移動可能に挿通している筒状の部材である、請求項１記載の車両用ステアリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、転舵軸（例えばラック軸）の軸端に設けられたストッパーと、このストッパーの衝突を緩和する衝突緩和部材と、を備えた車両用ステアリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に多用されている車両用ステアリング装置には、ステアリングハンドルからの回転運動をラックアンドピニオンによってラック軸（転舵軸）の軸方向運動に変換する、いわゆるラックアンドピニオン式ステアリング装置がある。ラック軸は、車幅方向へ移動可能にハウジングに収納されている。ラック軸の軸端には、ストッパー（ラックエンド）が設けられている。ストッパーが、ハウジングの端に設けられた弾性体（衝突緩和部材）に緩く当たることにより、ラック軸及びストッパーの移動が規制される。この種の車両用ステアリング装置は、例えば許文献１によって知られている。

【0003】

特許文献１で知られている車両用ステアリング装置の弾性体は、ラック軸の端部を挿通可能な環状のラバー製品から成る。ステアリングハンドルによる通常の操舵によって、転舵軸が車幅方向へ移動したときに、ストッパー（ボールジョイントのハウジング）はハウジングの端に当たる直前、つまりストロークエンドの直前に、弾性体に緩く突き当たる。このときに弾性体に作用する突き当たり荷重は、小さい。弾性体が弾性変形をすることによって、突き当たり荷重を吸収して緩和することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開平６−６９０６１号公報（図５）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

例えば、ステアリングハンドルによって操舵される車輪が道路の縁石に乗り上げた場合には、車輪から転舵軸へ軸方向の大きい衝撃荷重が作用する。この衝撃荷重は、転舵軸のストッパーから弾性体へ伝わる。このときの衝撃荷重は、通常の操舵による突き当たり荷重よりも、極めて大きい。このため、弾性体が圧縮されて一定量だけ変形した後に、ストッパーはハウジングの端に当たり、軸方向への移動を停止する。ハウジングを含むステアリング装置の全体が受ける衝撃荷重は、大きい。ステアリング装置の耐久性を高める上で、衝撃荷重を低減することが好ましい。しかし、特許文献１で知られている弾性体によって、少なくとも所定の目標値まで衝撃荷重を低減させるには、弾性体の変形可能な変形量を大きくする必要がある。これでは、弾性体の大型化が避けられない。

【0006】

本発明は、衝突緩和部材の小型化と、ステアリング装置が受ける衝撃荷重の低減化とを、両立させることができる技術を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によれば、車両用ステアリング装置は、
車幅方向へ移動可能な転舵軸と、
前記転舵軸を収納するハウジングと、
前記ハウジングから露出した前記転舵軸の軸端に設けられたストッパーと、
前記ハウジングに設けられて、前記ストッパーの車幅方向への移動範囲を制限しており、圧縮応力に対する歪み量の特性を表す圧縮応力−歪み線図において、前記ストッパーから入力した通常の操舵による突き当たり荷重を吸収する弾性領域と、前記ストッパーから入力して前記通常の操舵による突き当たり荷重よりも大きい衝撃荷重を吸収する塑性領域と、を有する特性の衝突緩和部材と、
前記衝突緩和部材の外周面を包囲して前記ハウジングに設けられた弾性体と、を備え、
前記弾性体の先端面は、前記ストッパーに車幅方向で対向しており、
前記衝突緩和部材の先端面は、前記弾性体の先端面よりも前記ストッパーへ向かって車幅方向へ突出している、ことを特徴とする。

【0009】

好ましくは、前記衝突緩和部材は、前記転舵軸を車幅方向へ移動可能に挿通している筒状の部材である。

【発明の効果】

【0012】

本発明では、ハウジングに設けられている衝突緩和部材は、転舵軸の軸端に設けられたストッパーの、車幅方向への移動範囲を制限している。通常の操舵によって、転舵軸が車幅方向へ移動限界まで移動ときには、ストッパーは衝突緩和部材に緩く突き当たる。このときに、通常の操舵による突き当たり荷重が、ストッパーから衝突緩和部材へ入力する。衝突緩和部材は、この通常の操舵による突き当たり荷重を、「弾性領域」によって吸収する。

【0013】

一方、例えば、車輪が道路の縁石に乗り上げた場合には、車輪からストッパーへ軸方向の大きい衝撃荷重が作用する。この結果、転舵軸が車幅方向へ移動するので、ストッパーは衝突緩和部材に突き当たる。このときの衝撃荷重は、通常の操舵による突き当たり荷重よりも大きい。この衝撃荷重は、ストッパーから衝突緩和部材へ入力する。衝突緩和部材は、この大きい衝撃荷重を「塑性領域」によって吸収する。つまり、衝突緩和部材が塑性変形して衝撃荷重を吸収することによって、ステアリング装置が受ける衝撃荷重を低減することができる。しかも、衝突緩和部材は、大きい衝撃荷重を「弾性領域」によって吸収する場合に比べて、小型にすることができる。

【0014】

このように、通常の操舵による突き当たり荷重を吸収することが可能な、小型の衝突緩和部材のままで、ステアリング装置が受ける衝撃荷重を大幅に低減することができる。従って、車両に対するステアリング装置の配置の自由度を増すとともに、ステアリング装置の耐久性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明による車両用ステアリング装置の模式図である。

【図2】図１に示された緩和装置とストッパーの断面図である。

【図3】図２に示された衝突緩和部材の圧縮応力−歪み線図である。

【図4】図２に示された緩和装置の衝撃荷重−衝撃時間の相関図である。

【図5】図２に示された緩和装置の作用図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。

【0017】

図１に示されるように、車両用ステアリング装置１０は、車両のステアリングホイール２１から車輪３１，３１（操舵用車輪３１，３１）に至るステアリング系２０と、このステアリング系２０に補助トルクを付加する補助トルク機構４０と、から成る。

【0018】

ステアリング系２０は、ステアリングホイール２１と、このステアリングホイール２１に連結されたステアリング軸２２と、このステアリング軸２２に自在軸継手２３によって連結された入力軸２４と、この入力軸２４に第１伝動機構２５によって連結された転舵軸２６と、この転舵軸２６の両端にボールジョイント２７，２７とタイロッド２８，２８とナックル２９，２９とを介して連結された左右（車幅方向両側）の車輪３１，３１と、から成る。

【0019】

第１伝動機構２５は、例えばラックアンドピニオン機構によって構成されている。転舵軸２６は、車幅方向へ移動可能にハウジング３２に収納されている。

【0020】

このハウジング３２は車幅方向に延びており、車幅方向に貫通した貫通孔３２ａと、車幅方向の両端に位置した開口部３２ｂ，３２ｂを有している。この開口部３２ｂ，３２ｂは、貫通孔３２ａに対して同心で、且つ貫通孔３２ａよりも大径の有底円形状の孔である。

【0021】

転舵軸２６は、ハウジング３２の貫通孔３２ａ内を車幅方向へ移動可能である。転舵軸２６の両端は、ハウジング３２の車幅方向の両端から突出している。ボールジョイント２７，２７は、転舵軸２６の長手方向両端に設けられている。

【0022】

ステアリング系２０によれば、運転者がステアリングホイール２１を操舵することによって、操舵トルクにより第１伝動機構２５と転舵軸２６と左右のタイロッド２８，２８とを介して、左右の車輪３１，３１を操舵することができる。

【0023】

補助トルク機構４０は、操舵トルクセンサ４１と制御部４２と電動モータ４３と第２伝動機構４４とから成る。操舵トルクセンサ４１は、ステアリングハンドル２１に加えられたステアリング系２０の操舵トルクを検出する。制御部４２は、操舵トルクセンサ４１のトルク検出信号に基づいて制御信号を発生する。電動モータ４３は、制御部４２の制御信号に基づき、前記操舵トルクに応じたモータトルク（補助トルク）を発生する。第２伝動機構４４は、電動モータ４３が発生した補助トルクを前記転舵軸２６に伝達するものであって、例えばベルト伝動機構４５とボールねじ４６とから成る。

【0024】

この車両用ステアリング装置１０によれば、運転者の操舵トルクに電動モータ４３の補助トルクを加えた複合トルクにより、転舵軸２６によって車輪３１，３１を転舵することができる。

【0025】

車両用ステアリング装置１０は、左右（車幅方向両側）の緩和装置５０，５０を備えている。転舵軸２６がストロークエンドまで移動したときに発生する衝突荷重を、左右の緩和装置５０，５０によって緩和することができる。以下、左の緩和装置５０を代表して説明する。

【0026】

図２に示されるように、緩和装置５０は、ストッパー５１と衝突緩和部材５２と弾性体５３とを含む。

【0027】

ストッパー５１は、ハウジング３２から露出した転舵軸２６の軸端２６ａに設けられており、例えばボールジョイント２７のホルダ２７ａ（ジョイントハウジング２７ａともいう。）によって構成される。このホルダ２７ａは、ハウジング３２の開口部３２ｂに対して進退可能である。ストッパー５１の端面５１ａは、転舵軸２６に対して直角な平坦面であり、ハウジング３２の開口部３２ｂに対向している。

【0028】

衝突緩和部材５２は、転舵軸２６を車幅方向へ移動可能に挿通している筒状（円筒状）の部材であり、ハウジング３２の開口部３２ｂの中に設けられている。この衝突緩和部材５２は、ストッパー５１の車幅方向への移動範囲を制限する。衝突緩和部材５２の第１の面５２ａは、開口部３２ｂの底面３２ｃに接している平坦面である。衝突緩和部材５２の第２の面５２ｂ（先端面５２ｂ）は、ストッパー５１の端面５１ａに対向した平坦面である。つまり、衝突緩和部材５２の先端面５２ｂは、ストッパー５１に対して車幅方向に対向している。

【0029】

衝突緩和部材５２は、「弾性変形」と「塑性変形」の両方が可能な材料によって構成されている。例えば、衝突緩和部材５２は樹脂材料や金属材料によって構成される。樹脂材料としては、例えばポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂などがある。

【0030】

弾性体５３は、衝突緩和部材５２の外周面５２ｃを包囲して、ハウジング３２の開口部３２ｂの中に設けられている。この弾性体５３は、例えばウレタン樹脂やラバー等の弾性材料から成る、円筒によって構成されている。弾性体５３の第１の面５３ａは、開口部３２ｂの底面３２ｃに接している平坦面である。弾性体５３の第２の面５３ｂ（先端面５３ｂ）は、ストッパー５１の端面５１ａに対向した平坦面である。つまり、弾性体５３の先端面５３ｂは、ストッパー５１に対して車幅方向に対向している。

【0031】

弾性体５３の先端面５３ｂには、金属製の環状板５４が固定されている。この先端面５３ｂは、環状板５４に覆われることによって、外部から保護されている。ストッパー５１は、環状板５４を介して弾性体５３の先端面５３ｂに突き当たる。なお、環状板５４は必要に応じて設ければよい。

【0032】

衝突緩和部材５２の先端面５２ｂは、弾性体５３の先端面５３ｂに対して車幅方向に同一面に設定されるか、又は、弾性体５３の先端面５３ｂよりもストッパー５１へ向かって車幅方向へ突出している。

【0033】

なお、弾性体５３に環状板５４が設けられた構成では、次のようになる。つまり、衝突緩和部材５２の先端面５２ｂは、環状板５４の先端面５４ａに対して車幅方向に同一面に設定されるか、又は環状板５４の先端面５４ａよりもストッパー５１へ向かって、突出長さＬｅだけ車幅方向へ突出する。この突出長さＬｅは、衝突緩和部材５２の歪み量が弾性領域の上限又は上限付近まで増加した場合に、ストッパー５１の端面５１ａが、環状板５４の先端面５４ａに突き当たる大きさに設定される。

【0034】

ここで、衝突緩和部材５２を樹脂材により構成した場合について、図３に基づき説明する。

【0035】

図３は、樹脂材の圧縮応力−歪み線図であり、縦軸を樹脂材に生じる圧縮応力Ｐｃとし、横軸を樹脂材の歪み量δとして、圧縮応力に対する歪み量の特性を表している。図３から明らかなように、樹脂材の特性は、弾性領域Ａ１（弾性範囲Ａ１）においては、原点から右肩上がりとなる実質的に直線状の特性である。このため、衝突緩和部材５２（図２参照）は弾性変形をする。

【0036】

樹脂材の特性は、弾性領域Ａ１の上限Ｐｙ、つまり変極点Ｐｙ（上降伏点Ｐｙ）に達すると、塑性領域Ａ２に移行する。弾性領域Ａ１を超えた塑性領域Ａ２（塑性範囲Ａ２）においては、圧縮応力は増大せずに歪み量が増大する特性、いわゆる塑性変形をする特性となる。塑性領域Ａ２を超えると、歪み量δが過大になるので、樹脂材は破損又は破断する。

【0037】

以上の説明から明らかなように、衝突緩和部材５２は、弾性領域Ａ１と塑性領域Ａ２の両方の特性を有する。

【0038】

なお、衝突緩和部材５２として採用することが可能な金属材料のなかには、アルミニウム合金、銅合金、オーステナイト系ステンレス鋼のように、明確な降伏点が存在しない材料があり、弾性領域から、なだらかに塑性変形をする特性を有することが知られている。

【0039】

本発明者は、衝突緩和部材として用いることが可能な構成の、次の５つのサンプルＳｐ１〜Ｓｐ５を準備し、この各サンプルＳｐ１〜Ｓｐ５に対して軸方向から衝撃荷重（圧縮荷重）を加える実験を実施した。そして、各サンプルＳｐ１〜Ｓｐ５の衝撃荷重と衝撃時間のデータの推移を比較した。但し、各サンプルＳｐ１〜Ｓｐ５に衝撃荷重を加える入力条件は、全て同一とした。

【0040】

サンプルＳｐ１〜Ｓｐ４はラバーによって構成されている。第５サンプルＳｐ５は樹脂材によって構成されている。

【0041】

第１サンプルＳｐ１は、外径が最も小径で、全長も最も短い。
第２サンプルＳｐ２は、第１サンプルＳｐ１に対して、外径を１．２倍とし、全長を１．５倍とした。
第３サンプルＳｐ３は、第１サンプルＳｐ１に対して、外径を１．２倍とし、全長を２．１倍とした。
第４サンプルＳｐ４は、実質的に、２つの第１サンプルＳｐ１を直列に配列し且つ一体化した構成である。この第４サンプルＳｐ４は、第１サンプルＳｐ１に対して、外径を１．２倍とした。
第５サンプルＳｐ５は、第１サンプルＳｐ１と概ね同等の大きさである。

【0042】

各サンプルＳｐ１〜Ｓｐ５のデータの比較結果は、図４に示される通りであった。図４は、衝撃荷重−衝撃時間の相関図であり、縦軸を衝撃荷重ｆｃとし、横軸を衝撃時間ｔｃとして、衝撃時間と衝撃荷重の推移を表している。
第１サンプルＳｐ１のデータは、細い実線によって表されている。
第２サンプルＳｐ２のデータは、細い破線によって表されている。
第３サンプルＳｐ３のデータは、細い一点鎖線によって表されている。
第４サンプルＳｐ４のデータは、細い二点鎖線によって表されている。
第５サンプルＳｐ５のデータは、太い実線によって表されている。

【0043】

これによると、ラバー製品である４つのサンプルＳｐ１〜Ｓｐ４を比較すると、小型であるほど衝撃荷重ｆｃの最大値が大きく、大型になるほど衝撃荷重ｆｃの最大値が小さくなることが判った。以上の結果から、衝撃荷重ｆｃの最大値を、所望の目標値まで低減させるためには、大型の衝突緩和部材５２（図２参照）を採用する必要がある。大型の衝突緩和部材５２であれば、圧縮方向の弾性変形量が大きくなり、衝撃荷重ｆｃを低減することができる。しかし、衝突緩和部材５２の小型化と、ステアリング装置１０（図１参照）が受ける衝撃荷重の低減化とを、両立させることはできない。

【0044】

そこで、本発明者が着目したのは、「衝撃荷重ｆｃの入力条件が一定であれば、衝撃エネルギーの総量は変わらない。それならば、第１及び第２サンプルＳｐ１，Ｓｐ２の特性において、衝撃荷重ｆｃの最大値付近のゾーンＺ１を、衝撃時間ｔｃの初期の方にシフトすればよい。」ということである。そして、本発明者は、衝突緩和部材５２の材料を見直すことによって、衝撃エネルギーを２段階に分けて吸収するという、知見に至った。具体的には、先ず、衝撃荷重ｆｃの入力初期ｔ１（第１段階ｔ１）には、極く短時間で衝撃荷重ｆｃを急上昇させる。そのためには、より剛性の高い材料を選定すればよい。その後の第２段階ｔ３に、衝撃荷重ｆｃの上昇を鈍化させる。そのためには、衝撃荷重ｆｃによって高剛性の材料を降伏させることによって、材料の剛性を無くすればよい。

【0045】

そこで、弾性変形と塑性変形の両方が可能な材料を選定した。その１つが樹脂材であった。この樹脂材の圧縮応力−歪み特性は、上記図３を参照して説明した通りである。

【0046】

上述のように、第５サンプルＳｐ５は、樹脂材によって構成されている。この第５サンプルＳｐ５の特性は、図４に太い実線によって示されるように、先ず、衝撃荷重ｆｃの入力初期ｔ１（第１段階ｔ１）には、ラバー製品である４つのサンプルＳｐ１〜Ｓｐ４に比べて、極く短時間で衝撃荷重ｆｃが急上昇する。第１段階ｔ１の特性は、図３に示される弾性領域Ａ１に対応している。第１段階ｔ１の完了時点ｔ２は、図３に示される上降伏点Ｐｙに対応している。この完了時点ｔ２における第５サンプルＳｐ５の衝撃荷重ｆｃの最大値は、第１及び第２サンプルＳｐ１，Ｓｐ２の衝撃荷重ｆｃの最大値に対して、大幅に低下している。第１段階ｔ１の完了時点ｔ２の後の第２段階ｔ３には、衝撃荷重ｆｃの上昇が鈍化する。つまり、第２段階ｔ３における第５サンプルＳｐ５の特性は、平坦な特性に変わる。第２段階ｔ３の特性は、図３に示される塑性領域Ａ２に対応している。

【0047】

このようにした結果、第１及び第２サンプルＳｐ１，Ｓｐ２の特性における、衝撃荷重ｆｃの最大値付近のゾーンＺ１を、第５サンプルＳｐ５の特性における、衝撃荷重ｆｃのゾーンＺ２のように、衝撃時間ｔｃの初期の方にシフトすることができる。従って、衝撃エネルギーを２段階に分けて吸収することができる。しかも、第５サンプルＳｐ５は、ラバー製品である４つのサンプルＳｐ１〜Ｓｐ４に比べて小型化を達成することができる。

【0048】

次に、図５を参照しつつ緩和装置５０の作用を説明する。

【0049】

今、図５（ａ）に想像線によって示されるように、ストッパー５１は衝突緩和部材５２の先端面５２ｂから離れた位置にある。その後、ステアリングホイール２１（図１参照）の操舵、及び／又は、電動モータ４３の駆動による、いわゆる通常の操舵によって、転舵軸２６は車幅中央方向へ移動する。図５（ａ）に実線によって示されるように、転舵軸２６が車幅中央方向へ移動限界（ストロークエンド）まで移動すると、ストッパー５１の端面５１ａは衝突緩和部材５２の先端面５２ｂに緩く突き当たる。このときに、通常の操舵による突き当たり荷重が、ストッパー５１の端面５１ａから衝突緩和部材５２の先端面５２ｂへ入力する。この結果、図５（ｂ）に示されるように、衝突緩和部材５２は、この通常の操舵による突き当たり荷重を弾性変形によって、つまり弾性領域によって吸収する。

【0050】

その後、転舵軸２６が車幅外方へ移動すると、図５（ａ）に想像線によって示されるように、ストッパー５１の端面５１ａは衝突緩和部材５２の先端面５２ｂから離反する。この結果、衝突緩和部材５２の先端面５２ｂは、自己の弾性によって元の位置に復帰する。

【0051】

また、図５（ａ）に想像線によって示されるように、ストッパー５１が衝突緩和部材５２の先端面５２ｂから離れているときに、例えば、車輪３１（図１参照）が道路の縁石に乗り上げた場合には、車輪３１からストッパー５１へ軸方向の大きい衝撃荷重が作用する。この結果、図５（ａ）に実線によって示されるように、ストッパー５１の端面５１ａは衝突緩和部材５２の先端面５２ｂに突き当たる。このときの衝撃荷重は、通常の操舵による突き当たり荷重よりも大きい。この衝撃荷重は、ストッパー５１の端面５１ａから衝突緩和部材５２の先端面５２ｂへ入力する。

【0052】

図５（ｃ）に示されるように、衝突緩和部材５２は衝撃荷重により、環状板５４の先端面５４ａの位置、又はこの位置付近まで大きく弾性変形する。さらに衝突緩和部材５２は、弾性領域の上限を超えて塑性領域に入る。この塑性領域では、圧縮応力が増大することなく歪み量が増大する特性、いわゆる塑性変形をする。

【0053】

しかも、図５（ｃ）に示されるように、衝突緩和部材５２の歪み量が弾性領域の上限又は上限付近まで増加すると、ストッパー５１の端面５１ａは、衝突緩和部材５２の先端面５２ｂの他に、環状板５４の先端面５４ａにも突き当たる。このため、塑性領域では、衝撃荷重は、ストッパー５１の端面５１ａから、環状板５４の先端面５４ａにも入力する。弾性体５３は弾性変形をすることによって、衝撃荷重を吸収する。つまり、図５（ｄ）に示されるように、衝突緩和部材５２が圧縮方向へ塑性変形をするときには、衝突緩和部材５２と弾性体５３が同時に圧縮変形をする。この結果、衝突緩和部材５２の圧縮変形量を抑制して、衝突緩和部材５２の破損又は破断を防止することができる。

【0054】

以上の説明をまとめると、次の通りである。
図１及び図２に示されるように、車両用ステアリング装置１０は、
車幅方向へ移動可能な転舵軸２６と、
前記転舵軸２６を収納するハウジング３２と、
前記ハウジング３２から露出した転舵軸２６の軸端２６ａに設けられたストッパー５１と、
前記ハウジング３２に設けられて、前記ストッパー５１の車幅方向への移動範囲を制限しており、前記ストッパー５１から入力した通常の操舵による突き当たり荷重を吸収する弾性領域と、ストッパー５１から入力して通常の操舵による突き当たり荷重よりも大きい衝撃荷重を吸収する塑性領域と、を有する衝突緩和部材５２と、を備えている。

【0055】

通常の操舵によって、転舵軸２６が車幅方向へ移動限界まで移動ときには、ストッパー５１は衝突緩和部材５２に緩く突き当たる。このときに、通常の操舵による突き当たり荷重が、ストッパー５１から衝突緩和部材５２へ入力する。衝突緩和部材５２は、この通常の操舵による突き当たり荷重を、「弾性領域」によって吸収する。

【0056】

一方、例えば、車輪３１が道路の縁石に乗り上げた場合には、車輪３１からストッパー５１へ軸方向の大きい衝撃荷重が作用する。この結果、転舵軸２６が車幅方向へ移動するので、ストッパー５１は衝突緩和部材５２に突き当たる。このときの衝撃荷重は、通常の操舵による突き当たり荷重よりも大きい。この衝撃荷重は、ストッパー５１から衝突緩和部材５２へ入力する。衝突緩和部材５２は、この大きい衝撃荷重を「塑性領域」によって吸収する。つまり、衝突緩和部材５２が塑性変形して衝撃荷重を吸収することによって、ステアリング装置１０が受ける衝撃荷重を低減することができる。しかも、衝突緩和部材５２は、大きい衝撃荷重を「弾性領域」によって吸収する場合に比べて、小型にすることができる。

【0057】

このように、通常の操舵による突き当たり荷重を吸収することが可能な、小型の衝突緩和部材５２のままで、車両用ステアリング装置１０が受ける衝撃荷重を、大幅に低減することができる。従って、車両に対する車両用ステアリング装置１０の配置の自由度を増すことができるとともに、車両用ステアリング装置１０の耐久性と操縦性を高めることができる。

【0058】

例えば、第１及び第２伝動機構２５，４４や電動モータ４３に作用する急激な負荷を抑制することができる。しかも、ステアリング系２０の操舵トルクの急増を抑制できるので、操縦安定性を確保できる。制御部４２が電動モータ４３を制御する応答性も、十分に確保することができる。

【0059】

さらには、衝突緩和部材５２は、弾性変形と塑性変形の両方が可能な材料によって構成されている。このため、弾性領域と塑性領域という、互いに異なる特性を、を１つの部材によって構成することが容易である。

【0060】

さらには、衝突緩和部材５２は、転舵軸２６を車幅方向へ移動可能に挿通している筒状の部材である。このため、転舵軸２６の軸端２６ａに設けられたストッパー５１から入力した荷重を、筒状の衝突緩和部材５２の全周にわたって効率よく受けることができる。

【0061】

さらには、車両用ステアリング装置１０は、衝突緩和部材５２の外周面５２ｃを包囲してハウジング３２に設けられた弾性体５３を、更に備えている。この弾性体５３の先端面５３ｂは、ストッパー５１に車幅方向で対向している。このため、衝突緩和部材５２が塑性変形をするときには、衝突緩和部材５２と弾性体５３が同時に圧縮変形をする。この結果、衝突緩和部材５２の圧縮変形量を抑制して、衝突緩和部材５２の破損又は破断を防止することができる。

【0062】

さらには、衝突緩和部材５２の先端面５２ｂは、弾性体５３の先端面５３ｂ（環状板５４が有る場合には、その先端面５４ａ）に対して車幅方向に同一、又は弾性体５３の先端面５３ｂよりもストッパー５１へ向かって車幅方向へ突出している。

【0063】

衝突緩和部材５２の先端面５２ｂが、弾性体５３の先端面５３ｂ（環状板５４の先端面５４ａ）に対して、車幅方向に同一である場合には、衝突緩和部材５２と弾性体５３は、ストッパー５１から衝撃荷重を受けて同時に圧縮変形をする。弾性体５３は、衝突緩和部材５２に弾性領域と塑性領域の両方において、衝突緩和部材５２の圧縮変形特性に影響を及ぼすことができる。

【0064】

一方、衝突緩和部材５２の先端面５２ｂが、弾性体５３の先端面５３ｂ（環状板５４の先端面５４ａ）よりも車幅方向に突出している場合には、突出している分だけ、ストッパー５１は衝突緩和部材５２を先に圧縮変形させる。弾性体５３は、衝突緩和部材５２の塑性領域において、衝突緩和部材５２の圧縮変形特性に影響を及ぼすことができる。

【0065】

なお、本発明による車両用ステアリング装置１０は、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、実施例に限定されるものではない。

【0066】

例えば、本発明では、車両用ステアリング装置１０は、ステアリング系２０のみを備えた構成であればよく、補助トルク機構４０を備えない、いわゆるマニュアル式ステアリング装置であってもよい。

【0067】

また、車両用ステアリング装置１０は、ステアリングホイール２１と転舵軸２６との間を機械的に分離し、ステアリングホイール２１の操舵量に従って転舵用アクチュエータ（図示せず）が転舵用動力を発生し、この転舵用動力を転舵軸２６へ伝える方式の、いわゆる、ステア バイ ワイヤ（steer-by-wire）式ステアリング装置であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明の車両用ステアリング装置１０は、自動車に搭載するのに好適である。

【符号の説明】

【0069】

１０ 車両用ステアリング装置
２６ 転舵軸
２６ａ 転舵軸の軸端
３２ ハウジング
５１ ストッパー
５２ 衝突緩和部材
５２ｂ 先端面
５２ｃ 衝突緩和部材５２の外周面
５３ 弾性体
５３ｂ 先端面

【要約】

車両用ステアリング装置(10)は、車幅方向へ移動可能な転舵軸(26)と、前記転舵軸(26)を収納するハウジング(32)と、前記ハウジング(32)から露出した前記転舵軸(26)の軸端(26a)に設けられたストッパー(51)と、前記ハウジング(32)に設けられて前記ストッパー(51)の車幅方向への移動範囲を制限する衝突緩和部材(52)と、を備えている。前記衝突緩和部材(52)は、前記ストッパー(51)から入力した通常の操舵による突き当たり荷重を吸収する弾性領域(A1)と、前記ストッパー(51)から入力して前記通常の操舵による突き当たり荷重よりも大きい衝撃荷重を吸収する塑性領域(A2)と、を有する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】