JP2001524047A - ステアリングアッセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 調節自在のステアリングコラム（１）を持つステアリングコラムアッセンブリを開示する。ステアリングコラムは、その長さに沿った一つの箇所を中心として取り付けブラケット（６）に対して枢動するようになっている。コラムアッセンブリは、電動モータが発生したトルクをコラム（１）伝達するようになったギヤボックスを更に有する。コラムアッセンブリ（１）とブラケット（６）との間に配置された押圧手段（９）を開示する。この押圧手段は、枢軸（７）での半径方向遊隙を吸収するのに十分な捩じり力を提供する。押圧手段は、枢軸からステアリングコラム軸線と平行な方向に半径方向に並びにステアリングコラムの軸線から横方向にずれた単一のばね（９）を含む。利点は、モータからの反作用トルクによるコラムの振動をなくすことであり、モータの重量に対して「釣合い重り」として作用できる。

Description

【発明の詳細な説明】 ステアリングアッセンブリ 本発明は、車輛用コラム取り付け型電動式ステアリングアッセンブリに関し、 詳細には、ハンドルの相対的な位置を調節して運転者の必要条件に合わせること ができるように、コラムが枢軸を中心として車輛のボディに対して傾斜するよう になった種類のアッセンブリに関する。 運転者に対するトルク補助源として電動モータを使用する電動式ステアリング アッセンブリを提供することが知られている。このアッセンブリは、ギヤボック スを介してステアリングコラムに連結されている。電動モータ、これと関連した 駆動−制御回路、及びギヤボックスは、ステアリングコラムシャフトに取り付け ることができる。その結果、シャフトはアッセンブリの重量を支持する。ステア リングコラム及びギヤボックスは、単一のステアリングコラムアッセンブリを形 成できる。 更に、ステアリングコラムシャフトの軸線に対して実質的に垂直な回転軸線を 持つ実質的に水平な枢軸によってステアリングコラムを車輛ボディに固定できる ことが知られている。かくして、ステアリングコラムは、枢軸を中心として傾斜 させることができ、これにより、ハンドルの高さ及び傾斜の調節を同時に行うこ とができる。このような簡単な枢動ステアリングコラムを使用することは当該技 術分野で周知である。 傾斜可能なステアリングコラムを電動式ステアリングアッセンブリと組み合わ せて使用する場合に一つの問題点が生じる。モータは、必要に応じてギヤボック スを介してステアリングコラムに補助トルクを加えるが、これを行うとき、枢軸 を通して車輛ボディ内に吸収されなければならない反作用トルクを発生する。設 計時の費用の制限により、多くの場合、枢軸には或る程度の自由遊隙があり、反 作用トルクの効果により、ステアリングコラムは僅かに枢動ピンの上方に移動さ れる。この移動は、例えばモータのトルクが変化すると必ず、ステアリングコラ ムに望ましからぬノイズ及び振動を発生する。 モータが発生するトルクに反作用を及ぼす問題に対する一つの解決策は、高精 度のブッシュを使用すること、又は枢軸のところに隙間がないようにすることで ある。しかしながら、このような「技術的過剰関与(ｏｖｅｒ−ｅｎｇｉｎｅｅ ｒｉｎｇ)」を振動現象の除去に使用することは、問題の原因を効果的になくす ことがなく、問題点は、枢動ブッシュの摩耗に従って再度出現する。 本発明によれば、取り付けブラケットに対し、長さに沿った一つの箇所を中心 として枢動するようになった調節自在のステアリングコラムアッセンブリを有す るステアリング装置において、前記コラムアッセンブリは、少なくとも一つのス テアリングコラム及びこのコラムに対して固定されたギヤボックスを含み、前記 ギヤボックスは、電動モータが発生したトルクを前記ステアリングコラムに伝達 するようになっており、押圧手段がステアリングコラムアッセンブリと取り付け ブラケットとの間に設けられており、前記押圧手段は、枢軸での半径方向遊隙を 吸収するのに十分な捩じり力を取り付けブラケットとステアリングアッセンブリ との間に加える。 最も好ましくは、押圧手段によってステアリングコラムアッセンブリに加えら れる捩じり力（即ちトルク）は、モータの作動により枢軸に加わる最大反作用捩 じり力よりも大きい。このようにして、押圧力は、常にモータの反作用力よりも 大きく、そのため、枢軸の自由遊隙は全ての条件で吸収されたまである。 押圧手段は、モータが発生する反作用トルクの中心となるステアリングコラム の軸線から横方向にずれた一つの箇所でステアリングアッセンブリに取り付けら れたばねアッセンブリを含むことができる。ばねアッセンブリは、ギヤボックス に取り付けることができる。ばねアッセンブリは、ステアリングコラムアッセン ブリを介して捩じり力を枢動ピンに及ぼす単一のばねを含んでもよい。ばねは、 コイルばねであってもよい。 変形例では、押圧手段は、更に、ステアリングコラムアッセンブリの不均衡重 量の全部又は少なくとも一部の釣り合いをとるようになっており、ハンドルの高 さの調節を容易にする。これは、好ましくは、押圧手段を取り付けるための箇所 をステアリングアッセンブリに設けることによって行われる。取り付け箇所は、 枢軸から半径方向に、ステアリングコラム軸線と平行な方向にずれ、またステア リングコラムの軸線から横方向にずれている。 好ましくは、枢軸は枢動ピンにより提供され、この枢動ピンは、各端が取り付 けブラケットと係合するようになっており、ギヤボックスハウジングの一部に通 すことによって、ぞの中心を中心とした一つの箇所でステアリングアッセンブリ を支持するようになっている。別の態様では、枢動ピンは、間隔が隔てられた第 １及び第２の枢動ピンを含んでもよく、各枢動ピンは、ステアリングコラムアッ センブリの軸線の夫々の側でステアリングアッセンブリを支持する。枢動ピンは 、取り付け部の開口部のブッシュ内で作用してもよい。 更に、ひとたび傾斜角の調節が行われた後、クランプ装置が、ステアリングア ッセンブリを所定位置に固定するように作動できるようになっている。クランプ 装置は、好ましくは、反作用トルクの大部分を、クランプでなく枢軸を通して取 り付けブラケットに伝達するようになっている。これは、枢軸手段が非常に剛性 の構成要素でできているためである。 従って、押圧手段を提供することにより、枢動ピンと夫々の開口部との間、又 は取り付けブラケットのブッシュとステアリングコラムアッセンブリとの間に存 在する隙間によって生じる望ましからぬ振動の効果を解決できる。 本発明によるステアリングアッセンブリの一実施例を添付図面を参照して以下 に単なる例として説明する。 第１図は、本発明によるステアリングアッセンブリの図であり、 第２図は、第１図に示す方向Ａでのステアリングコラムの軸線に沿った図であ り、 第３図は、図１に示す図と等価の示力図であり、 第４図は、図２に示す図と対応する第２示力図である。 添付図面のうち第１図及び第２図に示すステアリングコラムアッセンブリは、 ステアリングコラム１、このステアリングコラム１の第１端に取り付けられたハ ンドル２、及びステアリングコラムの反対端に設けられており、中間シャフト（ 図示せず）を介してラックアンドピニオンと係合したキー３を含む。しかしなが ら、ステアリングコラム１は、任意の周知のステアリングギヤアッセンブリに適 しており、ラックアンドピニオンとともに使用することに限定されないというこ とは理解されよう。 ステアリングコラム１はキャスティング４を支持する。このキャスティングに は、この例では、本出願人の英国特許出願ＧＢ９６２６２９８．５号に開示され ている種類の電動式ステアリングシステム等の電動モータ、ギヤボックス、トル クセンサ、及び電子回路が入っている。モータ（図示せず）は、キャスティング ４から突出しており、モータカバー５によって保持されている。 上文中に説明したアッセンブリは、全体が、プレス成形された金属製の又はプ ラスチック製のブラケット６に単一の枢動ピン７を介して取り付けられている。 枢動ピン７の端部は、取り付けブラケット６に設けられた二つの穴８ａ、８ｂを 介して取り付けブラケット６と係合している。枢動ピン７の軸線はステアリング コラム１の軸線と実質的に直交しており、ステアリングコラム１がキー３を介し て中間シャフト（図示せず）に容易に連結されるように僅かにずれている。 車輛に設置したとき、取り付けブラケット６は、枢動ピン７が実質的に水平で あるように固定される。これにより、コラム１は枢動ピン７を中心として垂直平 面内で枢動できる。これにより、ハンドル２の傾斜（即ち高さ）を調節できる。 ステアリングコラムを所望の傾斜に保持するため、クランプ即ちキャッチ機構 １２が設けられている。このキャッチ機構は、取り付けブラケット６の一部に設 けられた穴１４と協働するラッチ手段１３を含む。ラッチ手段１３を解放するこ とによって、ステアリングコラム１を枢動させることができ、又はラッチ手段を 係止することによってステアリングコラムの望ましからぬ移動を阻止できる。 添付図面のうち第２図から、電動モータがステアリングコラム１に加えたトル クが反作用トルクＴを発生し、この反作用トルクがステアリングコラムアッセン ブリから取り付け部に枢動ピン７を介して伝達されることが明らかである。しか しながら、枢動ピン７と取り付けブラケット６の取り付け穴８ａ、８ｂとの間の 界面に半径方向遊隙が存在する場合には、ステアリングコラムが枢動ピン７の半 径方向に移動することがある。 更に、第１図でわかるように、ステアリングコラム及びキャスティング４内の 電動式ステアリングアッセンブリの重量は、実質的に枢動ピン７によって支持さ れている。かくして、重量増大により、ステアリングコラムを正しい傾斜まで移 動することが困難であるということがわかる。 反作用トルクによるステアリングコラムアッセンブリの望ましからぬ移動の問 題を解決するため、キャスティング４に設けられた取り付けラグ１０と取り付け ブラケット６に設けられた取り付けラグ１１との間にばね９を連結した。このば ね９は、張力が加わった状態で、キャスティング４（及び従って、ステアリング コラムアッセンブリ全体）を取り付けブラケット６に向かって上方に引っ張るよ うに作用する。このばね力Ｆは、予備負荷捩じり力を効果的に提供し、そのため 、枢動ピン７の一端が上方に押圧され、枢動ピンとばねに近い方の取り付け穴８ ｂとの間の半径方向遊隙を吸収し、これと同時に、取り付け穴８ａを中心として 僅かに回転する。この捩じり予備負荷は、モータが発生した捩じり反作用力Ｔに よってアッセンブリが枢動ピン７を中心として移動する傾向をなくすのを助ける 。更に、ばね９は、枢動ピン７とキャスティング４との間の遊隙を吸収する。 ばね９の力Ｆ及び位置は、二つの必要条件を満たすように選択できる。先ず第 １に、ばね９の力Ｆ及び位置は、運転者がコラム１を調節するとき又はコラム１ の何らかの所望の性質を調節するとき、モータ及び／又はステアリングコラムの 重量の不均衡に正確に対応させて重量を軽減するように選択できる。第２に、ば ９の力及び位置は、枢動ピン７に押圧力が加えられ、この押圧力により、モータ によって最大捩じり荷重が加わえられた状態でも、枢動ピン７に加えられた正味 捩じり力がゼロトルク点を通過せず、即ちばねによって加えられたトルクから反 作用トルクを引いた値がゼロ以上であるように選択できる。 第１の必要条件を満たすため、第３図の示力図を参照して、ばね力Ｆが以下の 等式を実質的に満たさなければならないということを示すことができる。 ここで、Ｆ＝ばね力、 Ｗ＝ステアリングコラムの不均衡重量 ｌ＝枢軸からハンドルを含むステアリングコラムアッセンブリの、重心 までの半径方向距離、及び ｒ＝枢軸から、ステアリングコラムアッセンブリのばねが配置された箇 所までの半径方向距離である。 第２の必要条件を満たすため、ばね力は、第４図に示すように、以下の等式を 実質的に満たすことができる。 ここで、Ｔ＝モータの最大反作用トルク、 ｓ＝反作用トルクの作用中心となる軸線からステアリングコラムアッセ ンブリのばね取り付け位置までの半径方向距離、及び ｗ＝取り付けブラケットと係合する枢軸の位置間の間隔（即ち、ほぼ枢 動ピンの長さ）である。 しかしながら、以上の等式は、おおよその式であって、システムの幾何学的形 状や枢軸のところでの摩擦損等の多くの要因によって左右される。更に、ばねは 、所望であれば、ステアリングコラムアッセンブリの重量を部分的に均衡させる だけであってもよく、別の態様では、上方への押圧力を提供する。 ばね９が枢動ピン７を一方の方向に永久的に押圧し、ばね９と隣接した枢軸の 端部での取り付け部の半径方向遊隙を吸収するため、枢動ピン７の端部は、モー タが全負荷状態にある場合でも取り付け穴に押し付けられたままであり、負荷時 の「ノック」(これは振動の結果である)がなくなる。 しかしながら、本発明は、負荷時の振動をなくすために枢動ピンに押圧力を加 えることにあり、添付図面に示す実施例に限定されないということは、当業者に は容易に理解されよう。本発明は、ステアリングコラムの傾斜を更に容易に行え るように、ステアリングコラムアッセンブリの少なくとも一部の重量の釣合いを とるための手段にあるということもまた理解されよう。 以上説明したように、押圧力は、張力で作用する単一のばねを使用して枢動ピ ンの軸線に沿って発生させた非対称捩じり力を使用することによって提供できる 。押圧手段は、圧縮で作用し、同じ効果が得られるように構成できるということ もまた理解されよう。 押圧手段が発生する力は、ハンドルの高さが調節されるに従って変化し、ハン ドルがその最も高い位置にあるときにその最少値にあるということは理解されよ う。上記等式： は、本発明の効果を完全に発揮させるためにはこの位置においてもあてはまらな ければならない。実際上の押圧ばねの設計は、典型的には、力を１０％乃至２５ ％変動させる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．取り付けブラケットに対し、長さに沿つた一つの箇所を中心として枢動する ようになった調節自在のステアリングコラムアッセンブリを有するステアリング 装置であって、前記コラムアッセンブリは、少なくとも一つのステアリングコラ ム及びこのコラムに対して固定されたギヤボックスを含み、前記ギヤボックスは 、電動モータが発生したトルクを前記ステアリングコラムに伝達するようになっ ている、ステアリング装置において、前記ステアリングコラムアッセンブリと前 記取り付けブラケットとの間に押圧手段が設けられており、この押圧手段は、枢 軸での半径方向遊隙を吸収するのに十分な捩じり力を前記取り付けブラケットと 前記ステアリングアッセンブリとの間に加える、ことを特徴とするステアリング 装置。 ２．前記押圧手段によってステアリングコラムアッセンブリに加えられる捩じり 力は、モータの作動により枢軸に加わる最大反作用捩じり力よりも大きい、こと を特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。 ３．前記押圧手段は、前記モータが発生する反作用トルクの中心となるステアリ ングコラムの軸線から横方向にずれた一つの箇所でステアリングアッセンブリに 取り付けられたばねアッセンブリを含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記 載のステアリング装置。 ４．前記ばねアッセンブリは前記ギヤボックスに取り付けられている、ことを特 徴とする請求項３に記載のステアリング装置。 ５．前記ばねアッセンブリは、前記ステアリングコラムアッセンブリを介して捩 じり力を枢動ピンに及ぼす単一のばねを含む、ことを特徴とする請求項３又は４ に記載のステアリング装置。 ６．前記ばねはコイルばねである、ことを特徴とする請求項５に記載のステアリ ング装置。 ７．前記押圧手段は、弾性ブロック又はコイルばね又はリーフばねを含む、こと を特徴とする請求項３に記載のステアリング装置。 ８．前記押圧手段は、更に、前記ステアリングコラムアッセンブリの不均衡重量 の少なくとも一部の釣り合いをとるようになっている、ことを特徴とする請求項 １乃至７のうちのいずれか一項に記載のステアリング装置。 ９．前記押圧手段の取り付け箇所が前記ステアリングアッセンブリに設けられて おり、この箇所は、前記枢軸から半径方向に前記ステアリングコラム軸線と平行 な方向にずれて、かつ前記ステアリングコラムの前記軸線から横方向にずれてい る、ことを特徴とする請求項８に記載のステアリング装置。 １０．前記枢軸は枢動ピンを含み、この枢動ピンは、各端が前記取り付けブラケ ットと係合するようになっており、前記ギヤボックスハウジングの一部に通すこ とによって、その中心を中心とした一つの箇所で前記ステアリングアッセンブリ を支持するようになっている、ことを特徴とする請求項１乃至９のうちのいずれ か一項に記載のステアリング装置。 １１．前記枢動ピンは、間隔が隔てられた第１及び第２の枢動ピンを含み、各枢 動ピンは、前記ステアリングコラムアッセンブリの軸線の夫々の側で前記ステア リングアッセンブリを支持する、ことを特徴とする請求項１０に記載のステアリ ング装置。 １２．前記枢動ピンは、前記取り付け部の開口部のブッシュ内で作用する、こと を特徴とする請求項１１に記載のステアリング装置。 １３．ひとたび傾斜角の調節が行われた後、前記ステアリングアッセンブリを所 定位置に固定するように作動できるようになったクランプ装置を更に有する、こ とを特徴とする請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載のステアリング装 置。 １４．前記クランプ装置は、前記反作用トルクの大部分を、前記クランプでなく 前記枢軸を通して取り付けブラケットに伝達するようになっている、ことを特徴 とする請求項１３に記載のステアリング装置。