JP2023007715A - ステアリングコラム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者によりステアリングホイールに加えられた荷重をより高精度に検出できるステアリングコラム装置を提供する。【解決手段】ステアリングコラム装置は、ステアリングシャフトを支持するステアリングコラムを備え、前記ステアリングコラムは、ステアリングホイール側に前記ステアリングシャフトを回転可能に支持する軸受部を有し、前記軸受部は、荷重センサを有する。【選択図】図６

Description

本発明は、ステアリングコラム装置に関する。

ステアリングホイールの前後方向の位置を調整するテレスコピック機構と、ステアリングホイールの上下方向の角度を調整するチルト機構と、を有するステアリングコラム装置が使用されている。

運転者によりステアリングホイールに加えられた荷重によりテレスコピック機構とチルト機構とを制御できるステアリングコラム装置が考案されている。このようなステアリングコラム装置は、ジョイスティックや操作キーなどのユーザインタフェースが不要であり、また、運転者がステアリングホイールの位置や角度を直感的に調整できる。

特許文献１に記載された車両用ステアリングコラム装置は、運転者によりステアリングホイールに加えられた荷重を検出する圧力センサを備え、圧力センサの検出結果に基づいてステアリングホイールの位置を電動で調整する。

特開２０１５－０９８１８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された車両用ステアリングコラム装置は、前後方向の荷重を検出する圧力センサや上下方向の荷重を検出する圧力センサが、ステアリングホイールから遠い位置に設けられており、運転者によりステアリングホイールに加えられた荷重を検出しにくい場合があった。

上記事情を踏まえ、本発明は、運転者によりステアリングホイールに加えられた荷重をより高精度に検出できるステアリングコラム装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様に係るステアリングコラム装置は、ステアリングシャフトを支持するステアリングコラムを備え、前記ステアリングコラムは、ステアリングホイール側に前記ステアリングシャフトを回転可能に支持する軸受部を有し、前記軸受部は、荷重センサを有する。

本発明のステアリングコラム装置によれば、運転者によりステアリングホイールに加えられた荷重をより高精度に検出できる。

第一実施形態に係るステアリングコラム装置を備えるステアリング装置の構成を示す模式図である。 同ステアリングコラム装置を示す斜視図である。 同ステアリングコラム装置を示す斜視図である。 同ステアリングコラム装置の断面図である。 同ステアリングコラム装置のコラムホルダの斜視図である。 図４の二点破線で示す領域の拡大図である。 同ステアリングコラム装置の第一軸受部の分解斜視図である。 ステアリングホイールに近い軸受部に荷重センサを配置することが望ましい理由を説明する図である。 ステアリングホイールに近い軸受部に荷重センサを配置することが望ましい理由を説明する図である。 ステアリングホイールに近い軸受部に荷重センサを配置することが望ましい理由を説明する図である。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態について、図１から図１０を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るステアリングコラム装置１００を備えるステアリング装置３００の構成を示す模式図である。

［ステアリング装置３００］
ステアリング装置（操舵装置）３００は、図１に示すように、車両を操向するための操舵部材であるステアリングホイール（入力機構）２００と、ステアリングホイール２００の回転に連動して操向車輪を転舵する転舵機構２１０と、ドライバの操舵を補助する操舵補助機構２３０と、を備える。

転舵機構２１０は、ステアリングコラム装置１００と、ステアリングホイール２００に連結されたステアリングシャフト２２０と、ユニバーサルジョイント２２４と、中間軸２２５と、ピニオンラック機構２２６と、タイロッド２２７ａ，２２７ｂと、ハブユニット２２８ａ，２２８ｂと、を備える。

ステアリングシャフト２２０は、ユニバーサルジョイント２２４、中間軸２２５、ピニオンラック機構２２６、タイロッド２２７ａ，２２７ｂを経て、さらにハブユニット２２８ａ，２２８ｂを介して操向車輪に連結される。

ピニオンラック機構２２６は、図示しないピニオンとラックとを有している。
ピニオンは、中間軸２２５に連結しており、中間軸２２５の回転に連動して回転する。
ラックは、自動車の左右方向（直進方向に直交する方向）に沿って直線状に延びている。ラックは、ラックの軸方向の中間部付近において、ピニオンと噛み合う。ピニオンおよびラックは、ピニオンの回転をラックの軸方向移動に変換する。ラックを軸方向に移動させることにより、操向車輪が転舵される。

ドライバによってステアリングホイール２００が操舵（回転）されると、ステアリングホイール２００の回転が、ステアリングシャフト２２０および中間軸２２５を介して、ピニオンに伝達される。そして、ピニオンの回転は、ラックの軸方向移動に変換される。ピニオンラック機構２２６の両端部に連結されたタイロッド２２７ａ，２２７ｂおよびハブユニット２２８ａ，２２８ｂがラックの軸方向に移動し、ハブユニット２２８ａ，２２８ｂに連結された操向車輪が転舵される。

なお、転舵機構２１０は、ステアリングシャフト２２０と操向車輪を転舵するタイロッド２２７ａ，２２７ｂとが電気的に接続されたステアバイワイヤ方式であってもよい。

以降の説明において、ステアリング装置３００を車両に取り付けた状態において、ステアリングシャフト２２０の軸方向Ａに沿って車両の前方に向う向きを「前方ＦＲ」と定義する。その反対向きを「後方ＲＲ」と定義する。前方ＦＲまたは後方ＲＲに向かう方向を「前後方向」と定義する。

前後方向と垂直な方向において、車両の上方に向う向きを「上方ＵＰ」と定義する。その反対向きを「下方ＬＷＲ」と定義する。上方ＵＰまたは下方ＬＷＲに向かう方向を「上下方向」と定義する。

前後方向および左右方向と垂直な方向において、後方に向かって右向きを「右方ＲＨ」と定義する。その反対向きを「左方ＬＨ」と定義する。右方ＲＨまたは左方ＬＨに向かう方向を「左右方向」または「幅方向」と定義する。

図２および図３は、ステアリングコラム装置１００を示す斜視図である。
操舵補助機構２３０は、減速機構２３１と、電動モータ（図示省略）と、ＥＣＵ（図示省略）と、ハウジング２４０と、を備える。

減速機構２３１は、例えばウォームギヤ機構を有する。ウォームギヤ機構のウォームは、電動モータによって回転駆動される。また、ウォームギヤ機構のウォームホイールは、ステアリングシャフト２２０に一体回転可能に連結されている。

電動モータは、ステアリングシャフト２２０の操舵力を補助する電動モータであって、例えば三相ブラシレスモータである。電動モータは、減速機構２３１を介してステアリングシャフト２２０に連結されている。

ＥＣＵ（コントロールユニット）は、プログラム実行可能な装置（コンピュータ）を有する。ＥＣＵは、電動モータを駆動して、減速機構２３１を制御する。

［ステアリングコラム装置１００］
ステアリングコラム装置１００は、ステアリングホイール２００を支持する装置であり、ステアリングホイール２００の前後方向の位置を調整するテレスコピック機構と、ステアリングホイール２００の上下方向の角度を調整するチルト機構と、を有する。ステアリングコラム装置１００は、ステアリングシャフト２２０を支持するステアリングコラム１０と、ロア側テレスコ用アクチュエータ６と、アッパ側テレスコ用アクチュエータ７と、チルト用アクチュエータ８と、制御装置９と、を備える。

ロア側テレスコ用アクチュエータ６およびアッパ側テレスコ用アクチュエータ７は、２段階に伸縮するテレスコピック機構の一部を構成する。チルト用アクチュエータ８は、チルト機構の一部を構成する。ロア側テレスコ用アクチュエータ６、アッパ側テレスコ用アクチュエータ７およびチルト用アクチュエータ８は、制御装置９によって制御される。

図４は、ステアリングコラム装置１００の断面図である。
ステアリングシャフト２２０は、インナシャフト２２１と、アウタシャフト２２２と、を有する。インナシャフト２２１とアウタシャフト２２２とは、軸方向Ａに沿う軸を回転軸とした相対回転が不能であって、前後方向に沿って相対移動が可能に連結されている。本実施形態において、前方ＦＲのインナシャフト２２１と後方ＲＲのアウタシャフト２２２とは、スプライン係合により連結されている。

ステアリングシャフト２２０の後方ＲＲの端部、すなわちアウタシャフト２２２の後方ＲＲの端部には、ステアリングホイール２００が取り付けられている。また、ステアリングシャフト２２０の前方ＦＲの端部、すなわちインナシャフト２２１の前方ＦＲの端部には、ドライバの操舵を補助する操舵補助機構２３０が設けられている。

［ステアリングコラム１０］
ステアリングコラム１０は、ステアリングシャフト２２０を支持する軸管部材である。ステアリングコラム１０は、車体に取り付けられるベースブラケット１と、コラムホルダ２と、ロアコラム３（第一コラム）と、インナコラム４と、アッパコラム５（第二コラム）と、を有する。

ステアリングコラム１０は、前後方向に沿って全長を伸縮可能である。具体的には、ステアリングコラム１０において、ベースブラケット１とコラムホルダ２とは、前後方向に沿って相対移動可能に連結されている。また、ステアリングコラム１０において、コラムホルダ２とアッパコラム５とは、前後方向に沿って相対移動可能に連結されている。

図５は、コラムホルダ２の斜視図である。
コラムホルダ２は、ベースブラケット１に対して前後方向に沿って相対移動可能に連結されている。コラムホルダ２は、変位板部２１と、一対の垂下板部（右垂下板部２２ａ，左垂下板部２２ｂ）と、上下方向に揺動可能にロアコラム３を支持する揺動支持ブラケット部２３と、を有する。

変位板部２１は、上下方向から見て前後方向に伸長する矩形形状を有する。一対の垂下板部（右垂下板部２２ａ，左垂下板部２２ｂ）は、変位板部２１の幅方向両側の端部から下方ＬＷＲに向けて垂下している。

揺動支持ブラケット部２３は、前後方向から見て略Ｕ字形形状に形成されており、変位板部２１の後方ＲＲの端部に固設されている。揺動支持ブラケット部２３は、揺動支持ブラケット部２３に対して上下方向に揺動可能にロアコラム３を支持するチルト用送りねじ装置８１が設けられている。支持されたロアコラム３は、変位板部２１と揺動支持ブラケット部２３とに囲まれた空間を通過する。

ロアコラム３（第一コラム）は、略円筒形状を有し、コラムホルダ２の揺動支持ブラケット部２３に上下方向の揺動を可能、かつ、前後方向の相対移動を不可能に支持されている。ロアコラム３は、図４に示すように、前方ＦＲに配置された大径部３２と、後方ＲＲに配置された小径部３３と、を有する。小径部３３の内径寸法は、大径部３２の内径寸法よりも小さい。また、ロアコラム３は、下面において軸方向に延びるスリット３４を有する。

大径部３２は、前方ＦＲの端部の上面にねじ孔３５ａを有する。ねじ孔３５ａには、ポリアセタール（ＰＯＭ）などの摩擦係数が小さい材料製のパッド３６ａが先端部に接着固定されたスクリュープラグ３７ａが螺合されている。

小径部３３は、前方ＦＲの端部の上面にねじ孔３５ｂを有する。ねじ孔３５ｂには、ポリアセタール（ＰＯＭ）などの摩擦係数が小さい材料製のパッド３６ｂが先端部に接着固定されたスクリュープラグ３７ｂが螺合されている。

インナコラム４は、図２から図４に示すように、円筒部４５と、円筒部４５の前方ＦＲの端部から径方向外側に向けて折れ曲がったフランジ部４６と、を有する。フランジ部４６は、ハウジング２４０を介して、ベースブラケット１を左右方向に挿通する枢支ボルト４９により、ベースブラケット１に回転可能に支持されている。

インナコラム４とロアコラム３とは、前後方向に沿って相対移動可能に連結されている。具体的には、インナコラム４の円筒部４５の後側部分が、ロアコラム３の大径部３２に隙間嵌で内嵌している。ロアコラム３の前側のねじ孔３５ａに螺合したスクリュープラグ３７ａのパッド３６ａは、円筒部４５の後側部分の外周面に突き当たっている。

アッパコラム５（第二コラム）は、図４に示すように、略円筒形状に形成されている。ロアコラム３とアッパコラム５とは、前後方向に沿って相対移動可能に連結されている。具体的には、アッパコラム５の前側部分が、ロアコラム３の小径部３３に隙間嵌で内嵌している。ロアコラム３の後側のねじ孔３５ｂに螺合したスクリュープラグ３７ｂのパッド３６ｂは、アッパコラム５の前側部分の外周面に突き当たっている。

アッパコラム５は、第一軸受部５１（軸受部）と、第二軸受部５２と、を有する。第一軸受部５１は、アッパコラム５の前方ＦＲの端部に設けられており、アウタシャフト２２２を回転自在に支持する。第二軸受部５２は、アッパコラム５の後方ＲＲの端部に設けられており、アウタシャフト２２２を回転自在に支持する。

図６は、図４の二点破線で示す領域の拡大図である。
第一軸受部５１（軸受部）は、径方向Ｒにおいてアッパコラム５とアウタシャフト２２２とに挟まれて設けられている。第一軸受部５１は、ベアリング５４と、荷重センサ５５と、第一留め具５６と、第二留め具５７と、を有する。

図７は、第一軸受部５１の分解斜視図である。
ベアリング５４は、公知のボールベアリングであって、ラジアル荷重に加えて、アキシアル荷重をも支えることができるベアリングである。ベアリング５４の内周面は、アウタシャフト２２２の外周面２２２ｃと当接している。なお、ベアリング５４は、ボールベアリングに限定されず、ラジアル荷重およびアキシアル荷重を支えることができるベアリングであればよい。

荷重センサ５５は、リング状に形成されたロードセルである。荷重センサ５５の外周面は、アッパコラム５の内周面５ｉと当接している。荷重センサ５５の内周面には、周方向に延びる凹部５５ａが形成されている。凹部５５ａにはベアリング５４が嵌合している。荷重センサ５５は、ベアリング５４を介してステアリングシャフト２２０と連結されている。すなわち、荷重センサ５５は、径方向Ｒにおいて、アッパコラム５とベアリング５４とに挟まれている。なお、荷重センサ５５は、ロードワッシャや歪ゲージ等であってもよい。

荷重センサ５５の前方ＦＲの端部は、アッパコラム５の内周面５ｉから内側に突出した係合凸部５ｔと当接している。そのため、荷重センサ５５は、前方ＦＲへの移動が制限される。

荷重センサ５５の後方ＲＲの端部は、第一留め具５６に当接している。第一留め具５６は、アッパコラム５の内周面５ｉに形成された係合凹部５ａと係合している。そのため、荷重センサ５５は、後方ＲＲへの移動が制限される。

ベアリング５４の前方ＦＲの端部は、アウタシャフト２２２の外周面２２２ｃから外側に突出した係合凸部２２２ｔと当接している。そのため、ベアリング５４は、前方ＦＲへの移動が制限される。

ベアリング５４の後方ＲＲの端部は、第二留め具５７に当接している。第二留め具５７は、アウタシャフト２２２の外周面２２２ｃに形成された係合凹部２２２ａと係合している。そのため、ベアリング５４は、後方ＲＲへの移動が制限される。

荷重センサ５５は、径方向Ｒにおいて、ベアリング５４を介してアッパコラム５とアウタシャフト２２２とに挟まれており、アッパコラム５とアウタシャフト２２２とに作用する上下方向および左右方向における相対的な荷重を検出できる。
例えば、ハンドルに対しＵＰ方向に荷重を加えた場合、荷重センサ５５のＵＰ側が圧縮されてひずむため、この圧縮ひずみを検出することにより、ＵＰ方向の荷重を検出することができる。荷重センサ５５に生じるひずみは、ひずみゲージや磁歪センサ等の公知のひずみ検出方法により検出することができる。

荷重センサ５５は、アッパコラム５の係合凸部５ｔとアウタシャフト２２２の係合凹部２２２ａとにより前後方向の移動が制限されているため、アッパコラム５とアウタシャフト２２２とに作用する前後方向における相対的な荷重も検出できる。
例えば、ハンドルに対しＦＲ方向に荷重を加えた場合、荷重センサ５５のＦＲ側の係合凸部５ｔとベアリング５４とに挟まれた領域が圧縮されてひずむため、このひずみを検出することにより、ＦＲ方向の荷重を検出することができる。
または、ベアリング５４の外周とアッパコラム５の内周に挟まれた領域に生じる剪断ひずみを検出することにより、ＦＲ方向の荷重を検出してもよい。
荷重センサ５５に生じる歪みは、歪みセンサや磁歪センサ等の公知の歪み検出方法により検出することができる。

荷重センサ５５が検出した荷重は、ケーブル５９を経由して制御装置９によって取得される。

［ロア側テレスコ用アクチュエータ６］
ロア側テレスコ用アクチュエータ６は、ロア側テレスコ用モータ６０と、ロア側送りねじ装置６１と、を有する。ロア側テレスコ用アクチュエータ６は、ロア側テレスコ用モータ６０を駆動源として、ベースブラケット１に対してコラムホルダ２を前後方向に移動させる。

ロア側送りねじ装置６１は、図２に示すよう、外周面に雄ねじ部を有する第一ねじ軸６２と、内周面に雌ねじ部を有する第一ナット６３と、を有する。第一ねじ軸６２の雄ねじ部と第一ナット６３の雌ねじ部とは螺合する。第一ねじ軸６２は、前後方向に沿う軸を回転軸をとして、ロア側テレスコ用モータ６０により回転駆動される。

第一ねじ軸６２の後方ＲＲの端部は、ロア側テレスコ用モータ６０により回転駆動可能に支持されている。また、第一ナット６３は、コラムホルダ２の左垂下板部２２ｂの左方ＬＨの側面に対して固定されている。また、ロア側テレスコ用モータ６０は、ベースブラケット１の左方ＬＨの側面に固定されている。

ロア側テレスコ用モータ６０がウォーム減速機などの減速機構を介して第一ねじ軸６２を回転駆動することに伴って第一ねじ軸６２に沿って第一ナット６３が前後方向に移動することにより、コラムホルダ２およびコラムホルダ２に支持されたロアコラム３がベースブラケット１に対して前後方向に移動する。

［アッパ側テレスコ用アクチュエータ７］
アッパ側テレスコ用アクチュエータ７は、アッパ側テレスコ用モータ７０と、アッパ側送りねじ装置７１と、を有する。アッパ側テレスコ用アクチュエータ７は、アッパ側テレスコ用モータ７０を駆動源として、コラムホルダ２に対してアッパコラム５を前後方向に移動させる。

アッパ側送りねじ装置７１は、図２に示すように、外周面に雄ねじ部を有する第二ねじ軸７２と、内周面に雌ねじ部を有する第二ナット７３と、を有する。第二ねじ軸７２の雄ねじ部と第二ナット７３の雌ねじ部とは螺合する。第二ねじ軸７２は、前後方向に沿う軸を回転軸をとして、アッパ側テレスコ用モータ７０により回転駆動される。

第二ねじ軸７２の後方ＲＲの端部は、アッパ側テレスコ用モータ７０により回転駆動可能に支持されている。また、第二ナット７３は、アッパコラム５の下面に対して固定されている。第二ナット７３は、図４に示すように、ロアコラム３に形成されたスリット３４を通過している。また、アッパ側テレスコ用モータ７０は、ロアコラム３の大径部３２の下面に対して固定されている。

アッパ側テレスコ用モータ７０がウォーム減速機などの減速機構を介して第二ねじ軸７２を回転駆動することに伴って第二ねじ軸７２に沿って第二ナット７３が前後方向に移動することにより、アッパコラム５がロアコラム３に対して前後方向に移動する。

［チルト用アクチュエータ８］
チルト用アクチュエータ８は、チルト用モータ８０と、チルト用送りねじ装置８１と、を有する。チルト用アクチュエータ８は、チルト用モータ８０を駆動源として、コラムホルダ２に対してロアコラム３を上下方向に移動させる。

チルト用送りねじ装置８１は、図５に示すように、外周面に雄ねじ部を有する第三ねじ軸８２と、内周面に雌ねじ部を有する第三ナット８３と、を有する。第三ねじ軸８２の雄ねじ部と第三ナット８３の雌ねじ部とは螺合する。第三ねじ軸８２は、チルト用モータ８０により回転駆動される。第三ナット８３は、外周面に円柱状の枢支軸部８４を有する。

第三ねじ軸８２は、上下方向に沿う軸を回転軸として回転自在に揺動支持ブラケット部２３に支持される。第三ナット８３の枢支軸部８４は、ロアコラム３に固定されている。

チルト用モータ８０がウォーム減速機などの減速機構を介して第三ねじ軸８２を回転駆動することに伴って第三ねじ軸８２に沿って第三ナット８３が上下方向に移動することにより、連結されたロアコラム３がコラムホルダ２に対して上下方向に移動する。

［制御装置９］
制御装置９は、プロセッサと、メモリと、記憶部と、入出力制御部と、を備えるプログラム実行可能な装置（コンピュータ）である。所定のプログラムを実行することにより、ロア側テレスコ用アクチュエータ６、アッパ側テレスコ用アクチュエータ７およびチルト用アクチュエータ８を制御する。なお、制御装置９の少なくとも一部の機能を、専用の論理回路等によって構成してもよい。なお、制御装置９は、操舵補助機構２３０のＥＣＵと共通化されていてもよい。

［ステアリングコラム装置１００の動作（１）］
運転者は、ステアリングホイール２００の前後方向の位置を調節したい場合、制御装置９を通常モードから調整モードに設定し、ステアリングホイール２００を移動させたい向き（前方ＦＲまたは後方ＲＲ）に対して、ステアリングホイール２００に力を加える。
なお、通常モードと調整モードとの遷移は、図示しないスイッチを押下することに基づいて行うことができる。また、車両のダッシュボードに配置された入出力装置を介して、通常モードと調整モードの切り替えを行ってもよい。入出力装置の一例として、タッチパネル式の情報表示用ディスプレイが挙げられる。

荷重センサ５５は、アッパコラム５とアウタシャフト２２２とに作用する前後方向における相対的な荷重の大きさおよび向きを検出する。制御装置９は、荷重センサ５５が検出した荷重の大きさおよび向きを取得する。

制御装置９は、荷重センサ５５が検出した荷重の大きさおよび向きに基づいて、ロア側テレスコ用モータ６０を駆動して、ベースブラケット１に対してコラムホルダ２を前後方向に移動させる。また、制御装置９は、アッパ側テレスコ用モータ７０を制御して、ロアコラム３に対してアッパコラム５を前後方向に移動させる。その結果、ステアリングコラム１０は前後方向に伸縮する。

荷重センサ５５が検出した荷重の向きが前方ＦＲであった場合、制御装置９は、ベースブラケット１に対してコラムホルダ２を前方ＦＲに移動させ、ロアコラム３に対してアッパコラム５を前方ＦＲに移動させる。

荷重センサ５５が検出した荷重の向きが後方ＲＲであった場合、制御装置９は、ベースブラケット１に対してコラムホルダ２を後方ＲＲに移動させ、ロアコラム３に対してアッパコラム５を後方ＲＲに移動させる。

制御装置９は、ロア側テレスコ用モータ６０とアッパ側テレスコ用モータ７０のいずれか一方を駆動してもよく、両方を駆動してもよい。両方を駆動することにより、ステアリングコラム装置１００は高速にステアリングホイール２００の前後方向の位置を調節できる。

ステアリングシャフト２２０は、インナシャフト２２１とアウタシャフト２２２とが前後方向に沿って相対移動することにより、ステアリングコラム１０とともに伸縮する。その結果、ステアリングホイール２００の前後方向の位置が調節される。

制御装置９は、荷重センサ５５が荷重を検出しなくなるまでステアリングホイール２００の前後方向の位置を調節する。ステアリングホイール２００の位置が調整された後、運転者は制御装置９の動作モードを調整モードから通常モードに設定する。制御装置９の動作モードが通常モードに設定されると、制御装置９によるステアリングホイール２００の位置の調整は実施されない。

［ステアリングコラム装置１００の動作（２）］
運転者は、ステアリングホイール２００の上下方向の角度を調節したい場合、制御装置９を通常モードから調整モードに設定し、ステアリングホイール２００を移動させたい向き（上方ＵＰまたは下方ＬＷＲ）に対して、ステアリングホイール２００に力を加える。

荷重センサ５５は、アッパコラム５とアウタシャフト２２２とに作用する上下方向における相対的な荷重の大きさおよび向きを検出する。制御装置９は、荷重センサ５５が検出した荷重の大きさおよび向きを取得する。

制御装置９は、荷重センサ５５が検出した荷重の大きさおよび向きに基づいて、チルト用モータ８０を駆動して、ロアコラム３を上下方向に移動させる。その結果、ステアリングホイール２００の上下方向の角度が調節される。

荷重センサ５５が検出した荷重の向きが上方ＵＰであった場合、制御装置９は、コラムホルダ２に対してロアコラム３を上方ＵＰに移動させる。

荷重センサ５５が検出した荷重の向きが下方ＬＷＲであった場合、制御装置９は、コラムホルダ２に対してロアコラム３を下方ＬＷＲに移動させる。

制御装置９は、荷重センサ５５が荷重を検出しなくなるまでステアリングホイール２００の上下方向の角度を調節する。ステアリングホイール２００の角度が調整された後、運転者は制御装置９の動作モードを調整モードから通常モードに設定する。制御装置９の動作モードが通常モードに設定されると、制御装置９によるステアリングホイール２００の角度の調整は実施されない。

制御装置９は、ステアリングホイール２００の前後方向の位置の調節と、ステアリングホイール２００の上下方向の角度の調節とを、同時に行うこともできるし、別々に行うこともできる。

本実施形態に係るステアリングコラム装置１００によれば、荷重センサ５５はステアリングホイール２００に近い位置に配置されているため、運転者によりステアリングホイール２００に加えられた荷重をより高精度に検出することができる。荷重センサ５５は、上下方向の荷重に加え、前後方向の荷重を検出できる。また、荷重センサ５５は、第二ねじ軸７２上に設けられておらず、第二ねじ軸７２の長さを機能上必要な長さより長くする必要がない。

本実施形態に係るステアリングコラム装置１００によれば、ステアリングホイール２００に接続されたステアリングシャフト２２０を支持する軸受部に荷重センサ５５を配置することが望ましい。また、ステアリングシャフト２２０を支持する軸受部が複数ある場合、ステアリングホイール２００に近い軸受部に荷重センサ５５を配置することが望ましい。この理由を、図８～図１０を用いて説明する。

図８は、テレスコピック機構を備えたステアリングコラム装置１００を模式的に示した図である。ロアコラム３の一端は、ベースブラケット１を経由して車体に固定されている。ロアコラム３の後方ＲＲ側にはアッパコラム５の前方ＦＲ側が前後方向に移動可能に接続されている。具体的には、アッパコラム５は、ロアコラム３に対し、アッパコラムに固定されたパッド３６ａおよびパッド３６ｂにより、前後方向に移動可能に支持されている。

アッパコラム５の後方ＲＲ側には、ステアリングシャフト２２０が回転可能かつ前後方向への移動が不可能に接続されている。具体的には、ステアリングシャフト２２０は、アッパコラム５に対し、第一軸受部５１および第二軸受部５２により、回転可能に支持されている。第一軸受部５１および第二軸受部５２として、玉軸受やニードル軸受等の回転軸受を用いることができる。

ロアコラム３の外周と、アッパコラム５の外周には、アッパ側テレスコ用アクチュエータ７が配置されている。図８は、アッパ側テレスコ用アクチュエータ７が縮んだ状態を示す模式図であり、図９は、アッパ側テレスコ用アクチュエータ７が伸びた状態を示す模式図である。図９に示すように、アッパ側テレスコ用アクチュエータ７が伸縮することにより、アッパコラム５がロアコラム３に対して移動する。

本開示における荷重センサ５５とは、換言すると、軸状の部材と軸状の部材を支持する支持部（パッド３６ａ、パッド３６ｂ、第一軸受部５１および第二軸受部５２）に生じる径方向Ｒの力を検出するセンサである。すなわち、支持部（パッド３６ａ、パッド３６ｂ、第一軸受部５１および第二軸受部５２）のいずれの位置にも荷重センサ５５を配置し得る。しかし、前述の通り、ステアリングシャフト２２０とステアリングホイール２００との間を支持する支持部のうち、ステアリングホイール２００に近い支持部に荷重センサ５５を配置することが望ましい。すなわち、第一軸受部５１に荷重センサ５５を配置することが望ましい。

この理由を、（１）ステアリングシャフト２２０とアッパコラム５との間に荷重センサを配置することが望ましい理由と、（２）ステアリングホイール２００に近い位置に荷重センサを配置することが望ましい理由とに分けて説明する。

［（１）ステアリングシャフト２２０とアッパコラム５との間に荷重センサ５５を配置することが望ましい理由について］
図１０にて、パッド３６ａからパッド３６ｂまでの距離をＬ３４、パッド３６ａからステアリングホイール２２０までの距離をＬ３ｈ、第二軸受部５２から第一軸受部５１までの距離をＬ２１、第二軸受部５２からステアリングホイール２２０までの距離をＬ２ｈとする。

図１０にステアリングホイール２００に対して、下方向の力Ｆｈを付与した場合において、アッパコラム５、ステアリングシャフト２２０に発生する力を示す。図１０において、矢印Ｆ３と矢印Ｆ４はアッパコラム５に作用する力を示し、矢印Ｆ１と矢印Ｆ２はステアリングシャフト２２０に作用する力を示す。
アッパコラム５、ステアリングシャフト２２０の間では、第二軸受部５２の上方に圧縮力Ｆ２が発生し、第一軸受部５１の下方に圧縮力Ｆ１が発生する。
ロアコラム３と、アッパコラム５との間では、パッド３６ａの上方に圧縮力Ｆ３が発生し、パッド３６ｂの下方に圧縮力Ｆ４が発生する。

図１０において、アッパコラム５に作用する力とモーメントの釣り合いを考慮すると、ステアリングホイールに加えられる力Ｆｈと、パッド３６ａの上方に作用する圧縮力Ｆ３と、パッド３６ｂの下方に作用する圧縮力Ｆ４との間には、以下の関係が成立する。

式１と式２をＦｈについて解くと、以下の式３が導出される。

ここで、式３において、Ｆ３とＦ４に乗算される係数は、パッド３６ａからステアリングホイール２００までの距離であるＬ３ｈを含むため、ステアリングホイール２００の位置に応じて変化する。すなわち、ロアコラム３とアッパコラム５との間に荷重センサ５５を配置した場合、アッパ側テレスコ用アクチュエータ７の伸縮量が荷重Ｆｈの検出値に影響を与えることとなる。

図１０において、ステアリングシャフト２２０に作用する力とモーメントの釣り合いを考慮すると、ステアリングホイールに加えられる力Ｆｈと、第二軸受部５２の上方に作用する圧縮力Ｆ１と、第一軸受部５１の下方に作用するＦ２間には、以下の関係が成立する。

式１と式２をＦｈについて解くと、以下の式６が導出される。

ここで、式６において、Ｆ１とＦ２に乗算される係数は、ステアリングホイール２００の位置によらず一定である。すなわち、アッパコラム５とステアリングシャフト２２０との間に荷重センサ５５を配置した場合、アッパ側テレスコ用アクチュエータ７の伸縮量が荷重Ｆｈの検出に影響を及ぼすことが無い。したがって、荷重センサ５５はアッパコラム５とステアリングシャフト２２０との間に配置することが望ましい。

［（２）ステアリングホイール２００に近い位置に荷重センサを配置することが望ましい理由について］
式６をＦ１について整理すると、式７が導出される。

式６をＦ２について整理すると、式８が導出される。

式７と式８について、Ｆｈに乗ずる係数を比較すると、式８の係数の方が小さい。これは、同一のハンドル荷重Ｆｈが付与された場合のＦ２の変動が、Ｆ１の変動に比べて小さいことを意味する。すなわち、同一分解能(荷重に対する出力の比)の荷重センサ５５を用いる場合、Ｆ２を検出するよりも、Ｆ１を検出した方がハンドル荷重Ｆｈを高精度に検出することができる。したがって、荷重センサ５５は、ステアリングホイール２００に近い方の第一軸受部５１に配置することが望ましい。

以上、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の実施形態および変形例において示す構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。

（変形例１）
上記実施形態において、ステアリングコラム装置１００は、２段階に伸縮するテレスコピック機構を有する。しかしながら、テレスコピック機構の態様はこれに限定されない。ステアリングコラム装置１００は、一段階に伸縮するテレスコピック機構を有してもよい。

（変形例２）
上記実施形態において、第一軸受部５１（軸受部）は、ベアリング５４と、荷重センサ５５とを有する。しかしながら、第一軸受部５１（軸受部）の態様は、これに限定されあない。リング状に形成された荷重センサ５５によりアウタシャフト２２２を回転自在に支持できる場合、荷重センサ５５はベアリング５４を介してアウタシャフト２２２と連結させなくてもよい。

（変形例３）
上記実施形態において、アッパコラム５に形成された係合凸部５ｔにより荷重センサ５５の前方ＦＲへの移動が制限され、アウタシャフト２２２に形成された係合凹部２２２ａにより荷重センサ５５の後方ＲＲへの移動が制限される。しかし、荷重センサ５５の前後方向への移動制限態様はこれに限定されない。アウタシャフト２２２に形成された係合凹部２２２ａにより荷重センサ５５の前方ＦＲへの移動が制限され、アッパコラム５に形成された係合凸部５ｔにより荷重センサ５５の後方ＲＲへの移動が制限されてもよい。

本発明は、ステアリングコラム装置に適用することができる。

３００ ステアリング装置（操舵装置）
２２０ ステアリングシャフト
２００ ステアリングホイール（入力機構）
１００ ステアリングコラム装置
１０ ステアリングコラム
１ ベースブラケット
２ コラムホルダ
３ ロアコラム（第一コラム）
４ インナコラム
５ アッパコラム（第二コラム）
５１ 第一軸受部（軸受部）
５２ 第二軸受部
５４ ベアリング
５５ 荷重センサ
６ ロア側テレスコ用アクチュエータ
７ アッパ側テレスコ用アクチュエータ
８ チルト用アクチュエータ
９ 制御装置

Claims (7)

1. ステアリングシャフトを支持するステアリングコラムを備え、
   前記ステアリングコラムは、ステアリングホイール側に前記ステアリングシャフトを回転可能に支持する軸受部を有し、
   前記軸受部は、荷重センサを有する、
   ステアリングコラム装置。
2. 前記軸受部は、径方向において、前記ステアリングシャフトと前記ステアリングコラムとに挟まれて設けられている、
   請求項１に記載のステアリングコラム装置。
3. 前記軸受部は、ベアリングをさらに有し、
   前記荷重センサは、ベアリングを介して前記ステアリングシャフトと連結されている、
   請求項２に記載のステアリングコラム装置。
4. 前記荷重センサは、
   前記ステアリングコラムと前記ステアリングシャフトの一方により前方への移動が制限され、
   前記ステアリングコラムと前記ステアリングシャフトの他方により後方への移動が制限される、
   請求項２または請求項３に記載のステアリングコラム装置。
5. 前記荷重センサは、リング状に形成されたロードセルである、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のステアリングコラム装置。
6. 前記ステアリングコラムは、前後方向に相対移動可能な第一コラムと第二コラムとを有し、
   前記第二コラムは、前記第一コラムよりステアリングホイール側に設けられており、
   前記軸受部は、前記第二コラムに設けられている、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のステアリングコラム装置。
7. 前記第二コラムと前記ステアリングシャフトとの間に、前記軸受部とは異なる第二の軸受部を備え、
   前記軸受部と前記第二の軸受部とにより、前記第二コラムと前記ステアリングシャフトを支持し、
   前記軸受部が前記第二の軸受部より前記ステアリングホイールに近い位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のステアリングコラム装置。

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