JP2004249924A

JP2004249924A - ステアリング装置

Info

Publication number: JP2004249924A
Application number: JP2003044474A
Authority: JP
Inventors: Shuzo Hiragushi; 周三平櫛
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】簡易な成形により高い形状精度を有するコラムハウジングを構成して、低コストのステアリング装置を提供する。
【解決手段】コラム軸を支持するコラムハウジング２を、互いに平行をなす折り線により板材を折り曲げ成形し、突き合わされた端縁同士を、溶接等の接合手段により接合して、夫々の折り線を角とする多角形（矩形）断面を有して構成する。コラムハウジング２の一側端部には、他部との連結のための連結フランジ２１を周設し、また長手方向の中途部には、車体への支持のための支持ブラケット２２，２２を一体に設ける。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリング装置において操舵部材と舵取機構とを連絡するコラム軸を回動自在に支持するコラムハウジングの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリング装置は、車室の内部に配されたステアリングホイール等の操舵部材と車室の外部に配された舵取機構とをコラム軸を介して連結してなり、運転者により操舵部材に加えられる操舵トルクをコラム軸を介して舵取機構に伝え、該舵取機構の所定の動作により、操舵用の車輪（一般的には左右の前輪）を転舵せしめる構成となっている。
【０００３】
このようなステアリング装置において、前記コラム軸は、筒形をなすコラムハウジングの内部に回動自在に支持され、該コラムハウジングを介して車室の内部に取付けられている。ここで、コラムハウジング内でのコラム軸の支持には、抵抗の少ない滑らかな回転を実現するために、玉軸受等の転がり軸受が広く用いられており、この転がり軸受の内嵌保持を可能とするためにコラムハウジングは円筒形状としてある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３０２０４６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上の如く円筒形状をなすコラムハウジングは、円形断面のパイプ材を素材として製作されるが、安価な市販のパイプ材を使用する場合、内径寸法、外径寸法等の各部の寸法が制約されるという問題があり、適正な寸法を有する特殊なパイプ材を使用した場合、製品コストの増大を招くという問題がある。また、パイプ材を素材として用いる場合、車体への支持部となる支持ブラケットの後付けが必要となり、製造の手間及びコストの増大を招くという不具合がある。
【０００６】
前記特許文献１に開示されたステアリング装置においては、支持ブラケットを一体に備えるコラムハウジングが用いられている。このコラムハウジングは、予め所定形状に板取りされた平板を素材として用い、この平板を、支持ブラケットの対応部位においては矩形筒形に、他の部分においては円筒形に夫々成形し、突き合わせ端縁を溶接接合して構成されている。この構成によれば、支持ブラケットの後付けが不要となる反面、軸長方向の各部を異なる形状に成形するという複雑な成形工程が要求されるという難点があり、また円筒形の成形部に高い形状精度を確保することが難しく、転がり軸受の保持部に追加工を強いられるという問題がある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、板材を素材として簡易な成形によりコラムハウジングを構成し、低コストのステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係るステアリング装置は、操舵部材と舵取機構とを連絡するコラム軸を、筒形をなすコラムハウジングの内部に転がり軸受により支持してあるステアリング装置において、前記コラムハウジングは、互いに略平行をなす複数の折り線に沿って板材を折り曲げ成形し、夫々の折り線を角とする多角形断面を有して構成してあることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、一面内に略平行をなして設定された折り線に沿って板材を折り曲げ成形し、例えば、相互に突き合わされた端縁を溶接等の手段により接合して多角形断面の筒体を構成し、コラムハウジングとして使用する。このようなコラムハウジングは、簡易な成形により良好な形状精度を有して構成することができ、ステアリング装置の低コスト化に寄与し得る。コラム軸を支持する転がり軸受は、コラムハウジングの内部に板状のスペーサにより支持された円筒形の保持部を設け、この保持部に内嵌保持させればよい。
【００１０】
また本発明の第２発明に係るステアリング装置は、第１発明におけるコラムハウジングの断面に対応する多角形の外周縁と転動体の軌道が形成された内周縁とを有する板材により構成され、前記転がり軸受の外輪と、該転がり軸受の支持体とを兼ねる外輪フレームを備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明においては、コラムハウジングに内嵌固定される板材の内周縁に転動体の軌道を一体形成し、転がり軸受の外輪と支持体とを兼ねる外輪フレームを構成し、コラム軸の支持構造の簡素化により更なる低コスト化を図る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るステアリング装置の全体構成を示す模式図である。
【００１３】
図中１は、コラム軸であり、該コラム軸１は、筒形をなすコラムハウジング２の内部に回転自在に支持されている。コラムハウジング２の一側には、センサハウジング３及び減速機ハウジング４が同軸的に連設されており、コラム軸１は、コラムハウジング２の中途部をアッパブラケット２０により支え、また減速機ハウジング４の端部をロアブラケット４０により支えて、センサハウジング３及び減速機ハウジング４の連設側を前下方（図における左下方）に向けた傾斜姿勢にて車室の内部に取り付けられている。
【００１４】
コラムハウジング２の上部に突出するコラム軸１の上端部には、車室内部の運転者に対面するようにステアリングホイール１０が嵌着固定され、同じく減速機ハウジング４の下部に突出するコラム軸１の下端部は、両端にユニバーサルジョイント５０，５０を備える中間軸５を介して舵取機構６の入力軸６０に連結されている。以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール１０に加えられる操舵トルクは、コラム軸１及び中間軸５を介して舵取機構６の入力軸６０に伝達され、該舵取機構６の動作により操舵が実行される。
【００１５】
センサハウジング３の内部には、ステアリングホイール１０を介してコラム軸１に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサが構成され、また減速機ハウジング４の内部には、該センサハウジング３の外側に取付けられた操舵補助用のモータ４１の発生力をコラム軸１に伝えるウォーム式減速装置が構成されており、図１に示すステアリング装置は、センサハウジング３内部のトルクセンサによる検出トルクに基づいて操舵補助用のモータ４１を駆動し、該モータ４１の回転力を減速機ハウジング４内部のウォーム式減速装置を介してコラム軸１に伝え、前述の如く行われる操舵を補助する電動パワーステアリング装置として構成されている
【００１６】
図２は、コラム軸１を支持するコラムハウジング２の外観斜視図である。本図に示す如くコラムハウジング２は、全長に亘って矩形断面を有する筒体として構成されており、一側端部には、図中に２点鎖線により示す如く連結フランジ２１が周設され、長手方向の中途部には、幅方向の両側辺に沿って立ち上がる一対の支持ブラケット２２，２２が設けてある。
【００１７】
連結フランジ２１には、複数（図においては４つ）のボルト孔２３，２３…が周方向に等配をなして貫通形成されており、コラムハウジング２は、連結フランジ２１をセンサハウジング３の同側の連結フランジ３０（図１参照）に整合させ、前記ボルト孔２３，２３…の夫々に挿通させた図示しない固定ボルトを連結フランジ３０に締め付けてセンサハウジング３と連結されている。
【００１８】
また支持ブラケット２２，２２には、互いに対向する部位にボルト孔２４，２４が貫通形成されており、コラムハウジング２は、支持ブラケット２２，２２をアッパブラケット２０に整合させ、前記ボルト孔２４，２４に挿通された一本の支持ボルト２５（図１参照）をアッパブラケット２０に締め付けて、該アッパブラケット２０による前述した支持がなされている。
【００１９】
図３は、コラムハウジング２の成形手順の説明図である。コラムハウジング２の成形には、図３（ａ）に示す如く、矩形に板取りされた板材２ａが素材として用いられる。板材２ａは、コラムハウジング２の全長に対応する長さＬと、コラムハウジング２の周長に対応する幅Ｗとを有しており、長さ方向の中途部には、幅方向の両側縁から内向きに、幅Ｗの略１／８に達する各一対のスリット２ｂ，２ｂが形成されている。
【００２０】
以上の如き板材２ａを用いたコラムハウジング２の成形は、まず、図３（ａ）に示す如く、板材２ａの幅方向の中央部にＷ／４の幅を隔てて、両側縁と平行をなす２本の折り線２ｃ，２ｃを設定し、またこれらの折り線２ｃ，２ｃの他側に、夫々Ｗ／４の幅を隔てて両側縁と平行をなす２本の折り線２ｄ，２ｄを設定する。
【００２１】
次いで、図３（ｂ）に示す如く、折り線２ｃ，２ｃに沿って板材２ａを厚さ方向の同側に向けて略直角に屈曲成形し、更に、図３（ｃ）に示す如く、折り線２ｄ，２ｄに沿って板材２ａを略直角に屈曲成形し、この屈曲により互いに突き合わされる板材２ａの側縁を溶接等の接合手段によって接合して、矩形筒形をなすコラムハウジング２が成形される。
【００２２】
なお、折り線２ｄ，２ｄによる屈曲成形を、前記各一対のスリット２ｂ，２ｂ間の部分を除いて実施すれば、図３（ｃ）に示す如く、幅方向の両側辺に沿って立ち上がる起立片２ｅ，２ｅが残り、これらにボルト孔２４，２４を貫通形成することにより、図２に示す支持ブラケット２２，２２を一体成形することができる。
【００２３】
このようにコラムハウジング２は、直線状をなす４本の折り線２ｃ，２ｃ及び２ｄ，２ｄに沿って板材２ａを屈曲せしめるという簡易な成形により、高い形状精度を有して製造することができる。また素材となる板材２ａは、前述の如く、単純な矩形形状を有しており、板取りを含めて製造工程の大幅な簡素化を図ることができ、製品コストの大幅な削減を図ることができる。
【００２４】
更に、板材２ａの側縁に前述の如きスリット２ｂ，２ｂを設け、このスリット２ｂ，２ｂ間の部分を屈曲させずに残すことにより、車体への支持部として用いられる支持ブラケット２２，２２を一体構成することができ、製造の手間及び製品コストの更なる削減を図ることができる。
【００２５】
図４は、コラムハウジング２の他の成形手順の説明図である。この成形手順においては、図４（ａ）に示す如く、コラムハウジング２の全長に対応する長さＬと、コラムハウジング２の周長に対応する幅Ｗとを有して矩形に板取りされた板材２ａの幅方向の両側縁に、雄形のファスナ部２ｆ及び雌形のファスナ部２ｇを夫々設けておき、このような板材２ａに、図３におけると同様に折り線２ｃ，２ｃ及び折り線２ｄ，２ｄを設定し、まず図４（ｂ）に示す如く、折り線２ｃ，２ｃに沿って板材２ａを厚さ方向の同側に向けて略直角に屈曲成形し、次いで、図４（ｃ）に示す如く、折り線２ｄ，２ｄに沿って板材２ａを略直角に屈曲成形し、この屈曲により互いに突き合わされる板材２ａの両側縁に前述の如く設けられた雄形のファスナ部２ｆと雌形のファスナ部２ｇとを相互に噛み合わせることにより、矩形筒形をなすコラムハウジング２が成形される。
【００２６】
図４に示す成形手順によれば、接合のための溶接工程が不要となり、製品コストの更なる低減を図ることができる。なお、ファスナ部２ｆ，２ｇの噛み合わせ部に対し、抜け止めのために、スポット溶接、かしめ等の接合補助処理を行ってもよい。
【００２７】
この成形手順においても、図４（ａ）に示す如く、板材２ａの幅方向の両側縁に各一対のスリット２ｂ，２ｂを形成しておき、折り線２ｄ，２ｄによる屈曲成形をスリット２ｂ，２ｂ間の部分を除いて実施すれば、図４（ｃ）に示す如く、幅方向の両側辺に沿って立ち上がる起立片２ｅ，２ｅが残り、これらにボルト孔２４，２４を貫通形成することにより、図２に示す支持ブラケット２２，２２を一体成形することができる。
【００２８】
コラムハウジング２は、以上の如き成形の後、一側端部の外面に連結フランジ２１を取付け、更に、両端部の内側にコラム軸１を支持するための転がり軸受７を取付けて構成される。図５は、コラムハウジング２への転がり軸受７の取付け構造を示す縦断面図である。
【００２９】
本図に示す転がり軸受７は、短寸円筒形をなす内輪７０及び外輪７１と、これらの間に介装された複数のボール（転動体）７２，７２…と、これらのボール７２，７２…を周方向の間隔を保って保持する保持器７３とを備える公知の深溝玉軸受である。このように円形断面を有する転がり軸受７を前述の如く矩形断面を有するコラムハウジング２の端部に取り付けるために、図５においては、スペーサ８が用いられている。
【００３０】
図６は、以上の取付けに用いられるスペーサ８の外観斜視図である。本図に示す如くスペーサ８は、矩形の外周縁と円形の内周縁とを有する支持板８０と、該支持板８０の内周縁に溶接固定された円筒形の保持筒８１とを備えてなる。支持板８０の外形は、図６中に２点鎖線により示すコラムハウジング２の内面形状に対応させてあり、スペーサ８は、支持板８０の外周縁をコラムハウジング２に嵌め込み、該コラムハウジング２の端部近傍に固定されている。
【００３１】
この固定は、図５（ａ）においては、コラムハウジング２の周壁の一部を支持板８０の両側において内向きにかしめ、夫々のかしめ片２６，２７を支持板８０の外周縁に当接せしめて実現されており、また図５（ｂ）においては、支持板８０の外周縁をコラムハウジング２の内面に溶接して実現されている。
【００３２】
保持筒８１の内周面は、以上の如きスペーサ８の固定後に、コラムハウジング２の軸心上において、転がり軸受７の嵌め込みが可能な内径を有するように加工されている。転がり軸受７は、図５に示す如く、保持筒８１に内嵌された外輪７１を止め輪８２により軸長方向への移動不可に固定してスペーサ８に保持されており、コラム軸１は、転がり軸受７の内輪７０に挿通せしめられ、コラムハウジング２の内部に同軸的に支持されている。
【００３３】
このようにスペーサ８を用いることにより、円形断面を有する転がり軸受７を矩形筒形をなすコラムハウジング２の内部に保持させ、コラム軸１の支持が可能となり、安価なコラムハウジング２の使用によりステアリング装置の低コスト化を図ることができる。なお、コラムハウジング２内へのスペーサ８の固定は、図５に示すかしめ及び溶接に限らず、他の固定手段により実現してもよい。
【００３４】
図７は、転がり軸受７の他の取付け構造を示す縦断面図であり、図５と同様、コラムハウジング２の一側端部が示されている。本図に示す転がり軸受７は、図５に示す転がり軸受７と同様、短寸円筒形をなす内輪７０、複数のボール７２，７２…及び保持器７３とを備えると共に、図５及び図６に示す転がり軸受７の外輪７１とスペーサ８とを兼ねる外輪フレーム７４を備えて構成されている。
【００３５】
図８は、外輪フレーム７４の分解斜視図である。図示の如く外輪フレーム７４は、矩形の外周縁と円形の内周縁とを有する２枚の側板７５，７６を厚さ方向に重ね、溶接等の接合手段により一体に接合して構成されている。両側板７５，７６の外周縁には、略直角をなして一側に張り出す固定鍔７７，７７が周設されており、同じく内周縁には、固定鍔７７，７７と同側に、４５°前後の傾斜角度を有して内向きに張り出す軌道鍔７８，７８が周設されており、側板７５，７６は、夫々の固定鍔７７，７７及び軌道鍔７８，７８を逆向きとして重ね合わされて一体化されている。
【００３６】
以上の如く側板７５，７６により構成された外輪フレーム７４は、軌道鍔７８，７８間に略直角をなして形成される溝を前記ボール７２，７２…の転動溝として利用し、図７に示す如く、この転動溝と内輪７０の外周面に設けられた転動溝との間に前記ボール７２，７２…を介在させて、これらのボール７２，７２…を保持器７３により保持せしめて転がり軸受７を構成している。
【００３７】
外輪フレーム７４の外形は、図８中に２点鎖線により示すコラムハウジング２の内面形状に対応させてあり、外輪フレーム７４は、固定鍔７７，７７が周設された外周縁をコラムハウジング２に嵌め込み、該コラムハウジング２の端部近傍に固定されている。
【００３８】
この固定は、図７（ａ）においては、外輪フレーム７４を構成する側板７５，７６外周の固定鍔７７，７７の両側においてコラムハウジング２の周壁の一部を内向きにかしめ、夫々のかしめ片２６，２７を固定鍔７７，７７の端縁に当接せしめて実現されており、また図７（ｂ）においては、前記固定鍔７７，７７の端縁をコラムハウジング２の内面に溶接して実現されている。
【００３９】
以上の如き外輪フレーム７４を備える転がり軸受７を用いることにより、矩形筒形をなすコラムハウジング２の内部でのコラム軸１の支持を確実に実現することができる。外輪フレーム７４は、２枚の側板７５，７６を重ねて接合せしめてなる簡素な構成を有し、前記側板７５，７６は、図８に示す如く、板材のプレス成形により簡易に成形可能な形状を有しているから、安価なコラムハウジング２との併用によりステアリング装置の更なる低コスト化を図ることができる。
【００４０】
なお以上の実施の形態においては、転動体としてボール７２，７２…を備える転がり軸受７を用いてあるが、転動体としてコロを備える転がり軸受７を用いてもよいことは言うまでもない。
【００４１】
また以上の実施の形態においては、コラムハウジング２を矩形（４角形）断面としてあるが、３角形、５角形、６角形等の他の多角形断面としてもよい。これらの多角形断面を有するコラムハウジング２も、実施の形態に示す矩形断面を有するコラムハウジング２と同様に、互いに平行な直線状の折り線によって平板を屈曲せしめることにより、簡易に、しかも高精度に成形することができ、製品コストの大幅な削減を図ることができる。
【００４２】
また以上の実施の形態においては、操舵補助用のモータ４１の回転をウォーム式減速装置によりコラム軸１に伝える構成とした電動パワーステアリング装置への適用例について述べたが、本発明は、ハイポイドギヤ式等の他の形式の減速装置を備える電動パワーステアリング装置に適用することも可能であり、更には、運転者によりステアリングホイール１０に加えられる操舵トルクのみによって操舵を行わせるマニュアル式のステアリング装置への適用も可能であり、また舵取機構６に付設された油圧シリンダの発生力により操舵を補助する油圧パワーステアリング装置への適用も可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係るステアリング装置においては、簡易な成形により高い形状精度を有するコラムハウジングを提供することができ、製品コストの低下を図り得る等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステアリング装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】コラム軸を支持するコラムハウジングの外観斜視図である。
【図３】コラムハウジングの成形手順の説明図である。
【図４】コラムハウジングの他の成形手順の説明図である。
【図５】コラムハウジングへの転がり軸受の取付け構造を示す縦断面図である。
【図６】図５に示す取付けにおいて用いられるスペーサの外観斜視図である。
【図７】転がり軸受の他の取付け構造を示す縦断面図である。
【図８】図７に示す取付けにおいて用いられる外輪フレームの分解斜視図である。
【符号の説明】
１コラム軸
２コラムハウジング
２ａ板材
２ｃ，２ｄ折り線
６舵取機構
７転がり軸受
１０ステアリングホイール（操舵部材）
７２ボール（転動体）
７４外輪フレーム
７８軌道鍔（軌道）

Claims

操舵部材と舵取機構とを連絡するコラム軸を、筒形をなすコラムハウジングの内部に転がり軸受により支持してあるステアリング装置において、
前記コラムハウジングは、互いに略平行をなす複数の折り線に沿って板材を折り曲げ成形し、夫々の折り線を角とする多角形断面を有して構成してあることを特徴とするステアリング装置。
前記コラムハウジングの断面に対応する多角形の外周縁と転動体の軌道が形成された内周縁とを有する板材により構成され、前記転がり軸受の外輪と、該転がり軸受の支持体とを兼ねる外輪フレームを備えることを特徴とする請求項１記載のステアリング装置。