JP2006347373A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コラムを支承するアッパーブラケットに大きな力が加わっても、アッパーブラケットの変形が小さくて済み、異音の発生や、操舵感の低下が無く、精度を必要とする部分の耐久性を向上させたステアリング装置を提供する。
【解決手段】 操舵時にステアリングホイール８を回転した際、車体重量が大きい車のため電動式パワーステアリング装置２５の操舵補助トルクが大きいと、大きな反力がアウターコラム２ａを介してアッパーブラケット２３に加わる。アッパーブラケット２３は、上板２３ｃ、側板２３ｂ、２３ｂ、下板２３ｄによって形成された矩形の閉鎖構造を構成していて、外力に対して変形が小さく抑えられるため、操舵時の異音が抑えられ、操舵感が向上すると共に、耐久性も向上する。
【選択図】 図６

Description

本発明はステアリング装置、特に、運転者の体格や運転姿勢に応じて、電動アクチュエータを動力源として、ステアリングホイールのチルト位置を調整することができるチルト位置調整式のステアリング装置であって、ステアリングシャフトの操舵力に比例した操舵補助トルクを付与する操舵力補助装置を備えたステアリング装置に関する。

運転者の体格や運転姿勢に応じてステアリングホイールの上下方向位置を調整する為の装置として、チルト式ステアリング装置と呼ばれるステアリング装置がある。また、ステアリングホイールの前後方向位置と上下方向位置の両方の位置を調整する為の装置として、チルト・テレスコピック式ステアリング装置と呼ばれるステアリング装置がある。

また、ステアリングホイールの位置調整を、スイッチ操作に基づいて電動アクチュエータにより行なう、ステアリングホイールの電動式位置調整装置も、従来から広く使用されている。

電動式位置調整装置を備えたステアリング装置として特許文献１に示すステアリング装置がある。特許文献１に示すステアリング装置では、車体に取付けられたブラケットにコラムが位置調整可能に支承されており、電動アクチュエータを駆動してブラケットに対してコラムを位置調整している。

ステアリングホイールの位置調整を電動アクチュエータによって行う電動式位置調整装置では、位置調整後のステアリングホイールの位置の保持は、ねじ送り機構のねじとナットとの間の摩擦力を利用したセルフロック機能と、電動アクチュエータのセルフロック機能によって行なわれており、ブラケットとコラムとの間をクランプするクランプ装置は備えていない。

最近では、運転者がステアリングホイールを操作する力を軽減するために、電動パワーステアリング装置（操舵力補助装置）が備えられることが多い。特許文献１に示すような電動式位置調整装置付きのステアリング装置に、この電動パワーステアリング装置を付加すると、車体重量が大きな車では、電動パワーステアリング装置の補助トルクが大きいため、車輪からコラムに伝達される反力も大きく、コラムを支承するブラケットに大きな力が加わる。

特許文献１に示すような従来の電動式位置調整装置付きのステアリング装置では、コラムとブラケットとの間のクランプ装置が無く、かつ、ブラケットの下方が開放されている。従って、ブラケットの剛性が小さく、ブラケットに大きな力が加わると、ブラケットが変形して、異音が発生し、操舵感が低下すると共に、電動式位置調整装置や電動パワーステアリング装置のような精度を必要とする部分の耐久性が低下する恐れがあった。

特許第２６４７４７６号公報

本発明は、コラムを支承するアッパーブラケットに大きな力が加わっても、アッパーブラケットの変形が小さくて済み、異音の発生や、操舵感の低下が無く、電動式位置調整装置や電動パワーステアリング装置のような精度を必要とする部分の耐久性を向上させたステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、車体に取付け可能なアッパーブラケット、上記アッパーブラケットよりも車体前方側で車体に枢動可能に支承されると共に、車体後方側が上記アッパーブラケットにチルト位置調整可能に支承されたコラム、上記アッパーブラケットに取付けられ、上記コラムをチルト移動する電動アクチュエータ、上記コラムに回転可能に軸支され、車体後方側にステアリングホイールが装着されるステアリングシャフト、及び、上記コラムに設けられ、上記ステアリングシャフトの操舵力に比例した操舵補助トルクを付与する操舵力補助装置を備え、上記アッパーブラケットが、上記コラムの周囲を包囲する閉鎖構造を有することを特徴とするステアリング装置である。

第２番目の発明は、車体に取付け可能なアッパーブラケット、上記アッパーブラケットよりも車体前方側で車体に枢動可能に支承されると共に、車体後方側が上記アッパーブラケットにチルト位置調整可能に支承されたロアーコラム、上記アッパーブラケットに取付けられ、上記ロアーコラムをチルト移動する電動アクチュエータ、上記ロアーコラムにテレスコピック位置調整可能に嵌合されたアッパーコラム、上記アッパーコラムに回転可能に軸支され、車体後方側にステアリングホイールが装着されるステアリングシャフト、上記ロアーコラムに取り付けられ、上記アッパーコラムをテレスコピック移動する電動アクチュエータ、及び、上記ロアーコラムに設けられ、上記ステアリングシャフトの操舵力に比例した操舵補助トルクを付与する操舵力補助装置を備え、上記アッパーブラケットが、上記ロアーコラムの周囲を包囲する閉鎖構造を有することを特徴とするステアリング装置である。

第３番目の発明は、第１番目から第２番目までのいずれかの発明のステアリング装置において、上記アッパーブラケットの閉鎖構造が、矩形、円形、楕円形のうちのいずれかであることを特徴とするステアリング装置である。

本発明のステアリング装置では、コラムを支持するアッパーブラケットが、コラムの周囲を包囲する閉鎖構造を有している。従って、コラムを支承するアッパーブラケットに大きな力が加わっても、アッパーブラケットの変形が小さくて済み、異音の発生や、操舵感の低下が無く、電動式位置調整装置や電動パワーステアリング装置のような精度を必要とする部分の耐久性が向上する。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態のステアリング装置を示す全体側面図である。図２は図１の要部の拡大側面図である。図３は図２の平面図である。図４は図２の背面図である。図５は図２の下面図である。図６は図２の右側面図であって、ステアリングホイールを省略した図面である。図７は図２の縦断面図である。本発明の実施形態は、ステアリングホイール８の前後方向位置と上下方向位置の両方の位置を調整する、チルト・テレスコピック式のステアリング装置に、本発明を適用した場合について示している。

ステアリングホイール８は、ステアリングシャフト９ａの車体後方端（右端）で、コラム１ａの車体後方端部（図１、図７の右端部）から車体後方側に突出した部分に固定している。このコラム１ａは、車体前方側（図１、図７の左側）に配置されたアウターコラム（ロアーコラム）２ａの車体後方側に、車体後方側（図１、図７の右側）に配置されたインナーコラム（アッパーコラム）３ａの車体前方側を、がたつきなく、かつ、車体前後方向に摺動可能に内嵌することにより、全長を伸縮自在とされた、伸縮式コラムである。

この様なコラム１ａは、アウターコラム２ａとインナーコラム３ａとの軸方向の嵌合長さを変化させる事により、その全長を伸縮する。従って、上記コラム１ａの伸縮に基づき、上記インナーコラム３ａが車体前後方向に変位する。

アウターコラム２ａの車体前方側端部には、電動式パワーステアリング装置（操舵力補助装置）２５のギヤボックス２６が取付けられ、ギヤボックス２６には電動モータ２７が取付けられている。

電動モータ２７を回転してギヤボックス２６の減速機構に伝達し、ステアリングシャフト９ａに加えられた操舵力に比例した補助操舵トルクを、ギヤボックス２６の車体前方側端部の出力軸２８に伝える。出力軸２８の回転は、上自在継手２９ａ、伸縮可能な中間シャフト２９ｂ、下自在継手２９ｃ、ピニオンシャフト２９ｄを介して、ラック・ピニオン式のステアリングギヤ２９ｅに伝達され、車輪の操舵を小さなトルクで行えるようにしている。

ギヤボックス２６の車体前方側端部は、枢動ピン２６ａを中心として、車体に枢動可能に支承されている。また、アウターコラム２ａの車体後方側端部には、アッパーブラケット２３が車体に取付けられている。アッパーブラケット２３には、図６の左右方向に延び、車体に取付けられる左右一対のフランジ部２３ａ、２３ａが形成され、このフランジ部２３ａ、２３ａから下方に延びる左右一対の側板２３ｂ、２３ｂが形成されている。

左右のフランジ部２３ａ、２３ａは、フランジ部２３ａ、２３ａ間を繋ぐコの字状の上板２３ｃによって連結されている。左右の側板２３ｂ、２３ｂの間にはコラム１ａが配置され、インナーコラム３ａ、ステアリングシャフト９ａが、側板２３ｂ、２３ｂの間を通って、車体後方側に延びている。また、左右の側板２３ｂ、２３ｂの下端は、下板２３ｄによって連結されている。

アッパーブラケット２３は、このフランジ部２３ａ、２３ａ、上板２３ｃ、側板２３ｂ、２３ｂ、下板２３ｄによって、コラム１ａの周囲を包囲する矩形の閉鎖構造を有している。また、図６に示すように、左側の側板２３ｂとアウターコラム２ａとの間には、平板状のスペーサ２３１が介挿されている。左側の側板２３ｂにねじ込まれた２本のボルト２３２、２３２を調整して、このスペーサ２３１をアウターコラム２ａに押し付けることで、アウターコラム２ａに図６の左右方向の適度な予圧を付与している。

図４、図６に示すように、アッパーブラケット２３の右側の側板２３ｂには、ギヤボックス２４を介して電動モータ２４ａが取付けられている。電動モータ２４ａを回転駆動すると、電動モータ２４ａの回転がギヤボックス２４を経由して送りねじ機構２４ｂを駆動する。その結果、アウターコラム２ａの車体後方側端部が、アッパーブラケット２３に対して車体上下方向に変位して、ステアリングホイール８のチルト位置が調整可能である。

図７に示すように、上記ステアリングシャフト９ａは、車体後方側に設けた円管状のアウターシャフト１３の車体前方側端部と、車体前方側に設けたインナーシャフト１４の車体後方側端部とをスプライン係合させている。従って、これら両シャフト１３、１４は、回転力の伝達が自在であると同時に、伸縮が自在である。

上記アウターシャフト１３の中間部車体後方端寄り部分は、軸受１５により上記インナーコラム３ａの車体後方端部内側に、回転のみ自在に（軸方向の変位を阻止した状態で）支持されている。従ってアウターシャフト１３は、その車体後方端部に固定した上記ステアリングホイール８と共に、インナーコラム３ａの車体前後方向への変位に伴って、車体前後方向に変位する。上記軸受１５は、ころ軸受や玉軸受等の転がり軸受でもよいし、すべり軸受でもよい。

このインナーコラム３ａを車体前後方向に変位させる為に、このインナーコラム３ａと上記アウターコラム２ａとの間に、電動式の送りねじ機構１６を設けている。この送りねじ機構１６を構成するナット１７とねじ杆１８とのうち、ねじ杆１８はその車体後方側端部（図７の右端部）をインナーコラム３ａに対し、結合ブラケット１９を介して結合固定している。

従って、本実施形態の場合、上記ねじ杆１８は回転しない。即ち、このねじ杆１８及び結合ブラケット１９が被駆動部材に相当する。駆動部材であるナット１７は、ハウジング部３０内に回転のみ自在に支持された状態で、上記ねじ杆１８と螺合している。

図６に示すように、このねじ杆１８、結合ブラケット１９は、アッパーブラケット２３の上板２３ｃ、側板２３ｂ、２３ｂ、下板２３ｄによって形成された矩形の閉鎖構造内に収容され、この矩形の閉鎖構造を通って、車体後方側に延びている。

上記ナット１７は、減速機を構成するウォームホイール３２の中心部にねじ孔を形成する事により、このウォームホイール３２と一体に設けている。ウォームホイール３２は、軸受３１、３１によって、ハウジング部３０に回転可能に軸支されている。軸受３１、３１は、ハウジング部３０にねじ込まれたベアリングキャップ３９によって、スラスト方向の位置が固定されている。そして、上記ウォームホイール３２を、電動モータ（電動アクチュエータ）３３の出力軸に固定したウォーム３４により回転駆動自在としている。この様に構成するため、この電動モータ３３に通電し、上記ウォームホイール３２を回転駆動させる事により、上記ねじ杆１８及び上記結合ブラケット１９が車体前後方向に変位する。上記軸受３１、３１は、ころ軸受や玉軸受等の転がり軸受でもよいし、すべり軸受でもよい。

この結果、この結合ブラケット１９を結合固定したインナーコラム３ａと共にステアリングシャフト９ａが車体前後方向に変位し、このステアリングシャフト９ａの車体後方端部に固定された、ステアリングホイール８の前後方向位置を調整できる。

また、二次衝突時に上記電動モータ３３を、上記駆動部材であるナット１７と一体とされたウォームホイール３２と共に、上記アウターコラム２ａから離脱させる様にしている。このために本実施形態の場合には、図５に示すように、上記ハウジング部３０に形成されたフランジ部３５を、上記アウターコラム２ａの外周面の下面２０に、二次衝突時に加わる衝撃荷重に基づいて離脱可能に装着している。

このために、上記フランジ部３５に、車体後方側（図５の右端縁）に開口した切り欠き状の取付孔３６を形成している。そして、この取付孔３６にねじ３７を挿通して、アウターコラム２ａの外周面のねじ孔に、このねじ３７を螺合緊締している。

なお、上記フランジ部３５の両面と、上記アウターコラム２ａの外周面の下面２０及び上記ねじ３７の頭部との間には、低摩擦材を被覆したコーティングプレート３８を介在させて、これら各当接面同士の間の摩擦低減を図っている。フランジ部３５の離脱方法の変形例として、フランジ部３５とアウターコラム２ａの外周面の下面２０とを樹脂ピンによって結合し、二次衝突時の衝撃力によって樹脂ピンを剪断させて、フランジ部３５をアウターコラム２ａから離脱させてもよい。

また、アウターコラム２ａの外周面の下面２０には、アウターコラム２ａの中心軸線に平行な２本のガイド溝（案内部）２１、２１が形成され、ハウジング部３０の上面に形成されたガイド突起２２、２２がこのガイド溝２１、２１に内嵌している。ガイド溝２１、２１の車体前後方向の長さは、二次衝突時にインナーコラム３ａが車体前方側に変位して、結合ブラケット１９がアウターコラム２ａの車体後方端に当接するまで、ハウジング部３０のガイド突起２２を案内可能な長さだけ形成されている。

上述の様に構成される本発明の実施形態の場合、通常時に、前記ステアリングホイール８を所望位置に移動させる際には、図示しないスイッチを操作する事により、上記電動モータ３３に通電し、上記ナット１７を所望方向に所望量だけ回転駆動する。そして、前記ねじ杆１８をこのナット１７に沿って移動させ、上記結合ブラケット１９を介して上記インナーコラム３ａを押し引きし、このインナーコラム３ａを車体前後方向に所望量だけ変位させる。

この結果、このインナーコラム３ａの内側に回転のみ自在に支持された、アウターシャフト１３がこのインナーコラム３ａと共に車体前後方向に所望量だけ変位し、このアウターシャフト１３の車体後方側端部に固定されたステアリングホイール８の車体前後方向位置が、所望の位置に調整される。

また、図示しないスイッチを操作する事により、上記電動モータ２４ａに通電すると、上記送りねじ機構２４ｂが所望方向に所望量だけ回転駆動し、アウターコラム２ａの車体後方側端部が、アッパーブラケット２３に対して車体上下方向に変位して、ステアリングホイール８のチルト位置を調整可能となる。

操舵時にステアリングホイール８を回転した際、車体重量が大きい車のため電動式パワーステアリング装置２５の操舵補助トルクが大きいと、車輪の抵抗による大きな反力がアウターコラム２ａを介してアッパーブラケット２３に加わる。アッパーブラケット２３は、上記したように、上板２３ｃ、側板２３ｂ、２３ｂ、下板２３ｄが剛に接合されて一体化されているかあるいは一体ものであって、剛性の大きな矩形の閉鎖構造を有している。従って、操舵補助トルクが加えられたとき、従来の開放構造のブラケットを採用した場合に比べてはるかに変形が小さく抑えられる。このため、操舵時の異音が抑えられ、操舵感が向上すると共に、電動式位置調整装置や電動パワーステアリング装置のような精度を必要とする部分の耐久性も向上する。

衝突事故に伴う二次衝突によって、上記ステアリングホイール８から、上記アウターシ
ャフト１３及び軸受１５を介して、上記インナーコラム３ａに車体前方側（図１、図７の左方）への衝撃荷重が加わると、このインナーコラム３ａが車体前方側に変位する。

この際、上記アウターコラム２ａはそのままの位置に保持され、上記インナーコラム３ａのみが、上記アウターコラム２ａとの嵌合長さを増大させつつ、車体前方側に変位する。この、二次衝突の進行に伴って、アウターコラム２ａも車体への支持部から離脱させ、車体前方側への変位を開始するようにしてもよい。

この様にインナーコラム３ａのみが前方に変位する際、インナーコラム３ａに結合ブラケット１９によって結合されたねじ杆１８が、車体前方側（図１、図７の左方）に変位する。このねじ杆１８の車体前方側への変位によって、上記アウターコラム２ａの側に螺着された上記ねじ３７から取付孔３６が抜け出ると共に、上記フランジ部３５が上記コーティングプレート３８から抜け出て、上記ハウジング部３０を上記アウターコラム２ａから離脱させる。

上記フランジ部３５の両面と、上記アウターコラム２ａの外周面の下面２０及び上記ねじ３７の頭部との間には、低摩擦材を被覆したコーティングプレート３８を介在させて、これら各当接面同士の間の摩擦低減を図っている。従って、アウターコラム２ａに対するフランジ部３５の離脱は、上記ステアリングホイール８に衝突した運転者の身体に加わる衝撃を著しく上昇させる様な大きな抵抗を生じる事なく、円滑に行なわれる。

また、ハウジング部３０は、ハウジング部３０の上面に形成されたガイド突起２２、２２が、アウターコラム２ａの外周面の下面２０に形成されたガイド溝２１、２１に案内されて、車体前方側に円滑に変位する。

従って、ハウジング部３０がアウターコラム２ａから離脱した後のハウジング部３０の移動経路が確実に定まり、上記アウターコラム２ａに対してインナーコラム３ａは、そのコラプス移動の全ストロークにわたって円滑に変位して、ステアリングホイール８が車体前方側に変位する事に対して抵抗にはならなくなる。

そのため、上記ステアリングホイール８は、図７の二点鎖線位置から実線位置まで、円滑に変位する。この結果、このステアリングホイール８に衝突した運転者の身体に加わる衝撃を緩和し、この運転者の保護の充実を図れる。

上記実施形態では、アッパーブラケット２３は矩形の閉鎖構造を構成することで、アッパーブラケット２３の剛性を向上させているが、この閉鎖構造は矩形に限定されるものではなく、円形や楕円形でもよい。

また、上記実施形態では、アウターコラム２ａがロアーコラム、インナーコラム３ａがアッパーコラムで構成されているが、アウターコラム２ａをアッパーコラム、インナーコラム３ａをロアーコラムにしてもよい。また、アウターシャフト１３がアッパー側ステアリングシャフト、インナーシャフト１４がロアー側ステアリングシャフトで構成されているが、アウターシャフト１３をロアー側ステアリングシャフト、インナーシャフト１４をアッパー側ステアリングシャフトにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、チルト・テレスコピック式のステアリング装置に適用した例について説明したが、チルト位置の調整だけを行うステアリング装置に適用してもよい。また、上記実施形態では、電動式パワーステアリング装置が取付けられているが、電動式パワーステアリング装置は無くてもよい。

本発明の実施形態のステアリング装置を示す全体側面図である。 図１の要部の拡大側面図である。 図２の平面図である。 図２の背面図である。 図２の下面図である。 図２の右側面図であって、ステアリングホイールを省略した図面である。 図２の縦断面図である。

符号の説明

１ａ コラム
２ａ アウターコラム
３ａ インナーコラム
８ ステアリングホイール
９ａ ステアリングシャフト
１３ アウターシャフト
１４ インナーシャフト
１５ 軸受
１６ 送りねじ機構
１７ ナット
１８ ねじ杆
１９ 結合ブラケット
２０ 下面
２１ ガイド溝
２２ ガイド突起
２３ アッパーブラケット
２３ａ フランジ部
２３ｂ 側板
２３ｃ 上板
２３ｄ 下板
２３１ スペーサ
２３２ ボルト
２４ ギヤボックス
２４ａ 電動モータ
２４ｂ 送りねじ機構
２５ 電動式パワーステアリング装置
２６ ギヤボックス
２６ａ 枢動ピン
２７ 電動モータ
２８ 出力軸
２９ａ 上自在継手
２９ｂ 中間シャフト
２９ｃ 下自在継手
２９ｄ ピニオンシャフト
２９ｅ ステアリングギヤ
３０ ハウジング部
３１ 軸受
３２ ウォームホイール
３３ 電動モータ
３４ ウォーム
３５ フランジ部
３６ 取付孔
３７ ねじ
３８ コーティングプレート
３９ ベアリングキャップ

Claims (3)

1. 車体に取付け可能なアッパーブラケット、
   上記アッパーブラケットよりも車体前方側で車体に枢動可能に支承されると共に、車体後方側が上記アッパーブラケットにチルト位置調整可能に支承されたコラム、
   上記アッパーブラケットに取付けられ、上記コラムをチルト移動する電動アクチュエータ、
   上記コラムに回転可能に軸支され、車体後方側にステアリングホイールが装着されるステアリングシャフト、及び、
   上記コラムに設けられ、上記ステアリングシャフトの操舵力に比例した操舵補助トルクを付与する操舵力補助装置を備え、
   上記アッパーブラケットが、上記コラムの周囲を包囲する閉鎖構造を有すること
   を特徴とするステアリング装置。
2. 車体に取付け可能なアッパーブラケット、
   上記アッパーブラケットよりも車体前方側で車体に枢動可能に支承されると共に、車体後方側が上記アッパーブラケットにチルト位置調整可能に支承されたロアーコラム、
   上記アッパーブラケットに取付けられ、上記ロアーコラムをチルト移動する電動アクチュエータ、
   上記ロアーコラムにテレスコピック位置調整可能に嵌合されたアッパーコラム、
   上記アッパーコラムに回転可能に軸支され、車体後方側にステアリングホイールが装着されるステアリングシャフト、
   上記ロアーコラムに取り付けられ、上記アッパーコラムをテレスコピック移動する電動アクチュエータ、及び、
   上記ロアーコラムに設けられ、上記ステアリングシャフトの操舵力に比例した操舵補助トルクを付与する操舵力補助装置を備え、
   上記アッパーブラケットが、上記ロアーコラムの周囲を包囲する閉鎖構造を有すること
   を特徴とするステアリング装置。
3. 請求項１から請求項２までのいずれかに記載されたステアリング装置において、
   上記アッパーブラケットの閉鎖構造が、矩形、円形、楕円形のうちのいずれかであること
   を特徴とするステアリング装置。

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