JP2007238012A - ステアリングコラム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
操作フィーリング及び操作性に優れ、低コスト化や小型化を図りつつも保持力の増大が期待できるステアリングコラム装置を提供する。
【解決手段】
第１のギア部材Ｇ１と第２のギア部材Ｇ２とを近接させる方向に相対移動させると、互いに歯筋が非平行状態にある第１の歯ｇ１と第２の歯ｇ２とが噛合するようになるが、このとき第１のギア部材Ｇ１と第２のギア部材Ｇ２とは互いに対して姿勢変化が生じるようになっており、第１の歯ｇ１の歯筋と第２の歯ｇ２の歯筋とが平行な状態になるよう強制される。従って、噛合前の位置関係に関わらず、噛合により高いかみ合い率が確保されるようになるため、保持力を高めることができる。又、歯数を少なく抑えても保持力を確保することができるので、軽量且つコンパクトでありながら、良好な操作フィーリングを確保できるという利点もある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステアリングシャフトを、チルト方向及びテレスコ方向の少なくとも一方に対して調整可能に支持するステアリングコラム装置に関する。

ステアリングコラム装置は、車両の重要安全保安部品であり、衝突時に乗員の安全を確保するために衝突時におけるその挙動を、どのように制御するかが非常に重要である。通常は、ステアリングコラム装置自体に衝撃エネルギー吸収機構を設けるともに、ステアリングホイール内に収納したエアーバッグの支持部材としても重要な役割を担っている。

一方、運転者の運転姿勢を最適にするために、一般的なステアリングコラム装置は、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傾斜角度を調整でき、ステアリングホイールの軸線方向位置を調整できるようになっている。従って、ステアリングコラム装置には、コラム本体（即ちステアリングホイール）の位置や姿勢の調整が容易でなければならず、且つ衝突時には所定の位置や姿勢を確保しなければならないという相反する機能が必要になる。このような相反する機能を両立させるべく、従来のステアリングコラム装置では、種々の工夫がなされているが、ユーザーの操作性に対する要求の高まりなどにより、更なる向上が求められている。

ここで、特許文献１においては、チルト・テレスコピック調整時には、噛合していたギヤ同士を離脱させ、調整後においては、ギヤ同士を噛合させることで、コラム本体の位置を確実に保持することができるステアリングコラム装置が開示されている。
独国特許第１０２１２２６３号明細書

しかしながら、特許文献１に示すようにギヤを噛合させてコラム本体の位置を保持する機構の場合、調整後においてギヤを噛合させる際に、ギヤの山同士が当接し合うことで本来的に噛合不良が発生する恐れがある。特許文献１では、これを抑制しようと試みがなされているが、必ずしも十分とはいえない。

更に、特許文献１に示すようにギヤを噛合させてコラム本体の位置を保持する機構において保持力を一層高めようとすると、ギヤ自体を大型化することが考えられるが、それによりステアリングコラム装置装置が大型化し且つ重くなるという新たな問題が生じる。又、保持力を高めるために、ギヤのかみ合い率を高めることも考えられるが、ギヤの形状寸法管理を厳密に行う必要が生じ、コスト増を招くという新たな問題が生じる。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、操作フィーリング及び操作性に優れ、低コスト化や小型化を図りつつも保持力の増大が期待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。

本発明のステアリングコラム装置は、ステアリングシャフトを、チルト方向及びテレスコ方向の少なくとも一方に対して位置調整可能に支持するステアリングコラム装置において、
車体に対して位置決めされる第１の歯と、
ステアリングシャフトを回転自在に支持するコラム本体と、
前記コラム本体と一体的に変位する第２の歯とを有し、
前記第１の歯と前記第２の歯とは、互いに噛合することによって、前記コラム本体を前記車体に対して位置決めし、離脱することによって、前記コラム本体を前記車体に対して位置調整可能としており、
噛合する前における前記第１の歯と前記第２の歯の歯筋同士の平行度を、噛合した後における歯筋同士の平行度より低くしたことを特徴とする。

本発明の原理を図面を参照して説明する。図１は、噛合前における第１の歯と第２の歯との位置関係の一例を示す図であり、図２は、噛合後における第１の歯と第２の歯との位置関係の一例を示す図である。図において、第１のギア部材Ｇ１は、平板の表面に、断面が山形の第１の歯ｇ１を複数本平行に形成している。同様に、第２のギア部材Ｇ２も、平板の表面に、断面が山形の第２の歯ｇ２を複数本平行に形成している。

図１に示すように、噛合前の状態では、第１の歯ｇ１に対して第２の歯ｇ２は非平行な状態に維持されている。図１の例では、第１の歯ｇ１における複数の歯筋を含む形成する仮想平面と、第２の歯ｇ２における複数の歯筋を含む形成する仮想平面とが、はすばの関係となっている。

図１の状態から、第１のギア部材Ｇ１と第２のギア部材Ｇ２とを近接させる方向に相対移動させると、まず第１の歯ｇ１の歯筋と第２の歯ｇ２の歯筋とが互いに非平行な状態で接触し合うこととなる。しかるに、例えば従来のように第１の歯ｇ１と第２の歯ｇ２とを歯筋方向に平行移動させた場合には、歯筋の端部が同時に接触し合い、それによりかみ合い不良が生じる恐れがある。これに対し本発明によれば、第１の歯ｇ１の歯筋と第２の歯ｇ２の歯筋とが互いに非平行な状態で接触し合うようにしているので、かみ合い不良が生じることを抑制できる。

最初の接触から、第１のギア部材Ｇ１と第２のギア部材Ｇ２とを更に近接させる方向に相対移動させると、図２に示すように、互いに歯筋が非平行状態にある第１の歯ｇ１と第２の歯ｇ２とが噛合するようになるが、このとき第１のギア部材Ｇ１と第２のギア部材Ｇ２とは互いに対して姿勢変化が生じるようになっており、第１の歯ｇ１の歯筋と第２の歯ｇ２の歯筋とが平行な状態になるよう強制される。従って、噛合前の位置関係に関わらず、噛合により高いかみ合い率が確保されるようになるため、保持力を高めることができる。又、歯数を少なく抑えても保持力を確保することができるので、軽量且つコンパクトでありながら、良好な操作フィーリングを確保できるという利点もある。

本発明によれば、噛合した後における前記第１の歯と前記第２の歯の歯筋同士の平行度が、噛合する前における歯筋同士の平行度より高くなるようにしているので、かみ合い不良を抑制すると共にかみ合い率を確保できる。なお、本明細書中、「平行度」とは、第１の歯の歯筋と第２の歯の歯筋とが平行に近い度合いをいい、歯筋同士のなす角度が直角の場合、平行度は最も低く、歯筋同士が平行の場合、平行度は最も高くなる。更に「テレスコ方向」とはステアリングシャフトの軸線方向をいい、「チルト方向」とは、それに交差する方向（特に上下方向）をいうものとする。

前記第１の歯と前記第２の歯のうち少なくとも一方が噛合時に弾性変形することによって、噛合する前の歯筋同士の平行度に対して、噛合した後の歯筋同士の平行度を高くすると、簡素な構成で上述の効果を実現できる。

前記第１の歯と前記第２の歯のうち少なくとも一方の弾性変形を制限する制限手段が設けられていると、不用意な変形や破損などを抑制できる。

以下、本発明の実施の形態に係るチルト ・テレスコピック式のステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。図１、２は、本実施の形態に係るステアリングコラム装置の斜視図であり、図１はロック状態を示し、図２は解除状態を示す。

円筒状のコラム本体１は、ブラケット２、３を介して不図示の車体に取り付けられるようになっている。コラム本体１内には、不図示のステアリングホイールと操舵機構とを連結するステアリングシャフトＳが挿通され、不図示のベアリングにより回転自在に支持されている。

コラム本体１の側部には、板状のテレスコ用ギアベース６が固定されており、一方、ブラケット２に板状のチルト用ギアベース７が固定されている。テレスコ用ギアベース６は、コラム本体１におけるテレスコ方向の調整幅に対応した長さを有している。又、チルト用ギアベース７は、コラム本体１におけるチルト方向の調整幅に対応した高さを有している。コラム本体１には、テレスコピックスライド用の長穴が成形されている。

ブラケット２に設けられたチルト方向の長孔（不図示）と、コラム本体１に設けられたテレスコ方向の長孔（不図示）を貫通した回動可能なシャフト５ａに、操作レバー５が取り付けられている。操作レバー５には、テレスコ用ギアベース６に対応して、テレスコ用ギア部材８が固定的に取り付けられ、チルト用ギアベース７に対応して、チルト用ギア部材９が一体的に形成されている。

図１に示す位置に操作レバー５を回動させると、テレスコ用ギアベース６にテレスコ用ギア部材８が噛合し、且つチルト用ギアベース７にチルト用ギア部材９が噛合する。これに対し、図２に示す位置に操作レバー５を回動させると、テレスコ用ギアベース６からテレスコ用ギア部材８が離脱し、且つチルト用ギアベース７からチルト用ギア部材９が離脱するようになっており、それによりコラム本体１を不図示の車体に対してテレスコ・チルト位置調整できるようにしている。

図５は、噛合前におけるテレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８の斜視図である。図６は、噛合後におけるテレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８の斜視図である。コラム本体１にボルト止めされたテレスコ用ギアベース６は、一方の面に複数の歯（第１の歯）６ａを有している。又、Ｕ字状に折り曲げられた板材からなり操作レバー５に片持ち状に取り付けられたテレスコ用ギア部材８は、歯６ａに対向する面に、同じピッチで複数の歯（第２の歯）８ａを有している。

組み付け前の状態においては、図５に示すように、テレスコ用ギアベース６の歯６ａの歯筋と、テレスコ用ギア部材８の歯８ａの歯筋とのなす角度はγ°（≠０°）である。

図７は、離脱状態から噛合状態に至るテレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８の断面図である。図７を参照して、テレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８の噛合動作について説明する。上述したように、噛合前の状態においては、テレスコ用ギアベース６の歯６ａとテレスコ用ギア部材８の歯８ａとは、歯筋が互いに角度γ°（約９°）で傾いている（図７（ａ））。

ここから、テレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８とを相対的に接近させると、まず歯６ａの先端が歯８ａに対して斜めに当接することになるので、かみ合い不良が抑制される。更に、テレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８とを相対的に移動させると、テレスコ用ギア部材８がテレスコ用ギアベース６に倣って弾性変形するので、図７（ｂ）に示すように、歯６ａの歯筋と歯８ａの歯筋との角度がδ°（約４°、＜γ°）に減少する。

テレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８とが最終的な噛合位置に到達したときは、図７（ｃ）に示すように、歯６ａの歯筋と歯８ａの歯筋との角度がε°（約０°、＜δ°）に減少するので、噛合前の状態に関わらず、歯６ａと歯８ａのかみ合い率を向上させることができる。このように、本実施の形態による歯６ａ、８ａの噛合では、従来のギアの噛合と比較して、歯先同士が当接しあって移動が阻止される可能性が低く、操作レバー５の操作フィーリングが向上するといった効果がある。

更に、テレスコ用ギア部材８は、平板材にプレスで歯８ａを形成した後、Ｕ字状に折り曲げることで製造することができる。かかる場合、折り曲げ部となる部位まで歯８ａを形成すれば、歯８ａの歯筋の一部は半径ｒの円弧状となる（図７（ａ）参照）。このような歯８ａに対して歯６ａを接近させると、噛合時に歯６ａの歯先が歯底方向に滑りやすくなり、操作レバー５の操作フィーリングをより向上させることができる。

また、シャフト５ａに、回転制限を有するロータリークランプ機構１０を設けると、操作レバー５の回動を任意の位置に制限することができ、それによりテレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８のかみ合い率を、所望の値に調整することができる。

更に、テレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８の歯筋は、操作レバー５の中心をした曲率半径Ｒ（図１）の円弧状に形成すると好ましい。テレスコ用ギア部材８は、操作レバー５に固定されるので、その歯８ａの移動軸跡は円弧状となる。そのためテレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８の歯筋を、同じ曲率半径の円弧状に形成することで、歯６ａ、８ａ同士が噛合する際に、操作フィーリングを向上させることができる。

以上、テレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８の噛合動作について述べたが、チルト用ギアベース７とテレスコ用ギア部材９との噛合動作も基本的に同様である。具体的には、図８に示すように、略Ｚ字状に折り曲げられた板材からなりコラム本体１に片持ち状に取り付けられたチルト用ギアベース７は、一方の面に複数の歯（第１の歯）７ａを有している。又、操作レバー５の一部に形成されたチルト用ギア部材９は、歯７ａに対向する面に、同じピッチで複数の歯（第２の歯）９ａを有している。

噛合前における歯７ａの歯筋と歯９ａの歯筋とは、所定の角度で傾いているが、噛合によってチルト用ギアベース７が弾性変形して、テレスコ用ギア部材９に倣うようになり、噛合前における歯７ａの歯筋と歯９ａの歯筋とは、ほぼ平行な状態になるので、かみ合い不良を抑制してかみ合い率を高めることができる。

図９（ａ）は、本実施の形態の変形例にかかるテレスコ用ギアベース６’とテレスコ用ギア部材８’を示す斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す構成をIXB-IXB線で切断して矢印方向に見た図であり、図９（ｃ）は、噛合時の断面図である。図１０は、テレスコ用ギア部材８’の製造方法を示すフローチャートである。

まず、本変形例のテレスコ用ギア部材８’の製造方法について説明すると、まず図１０のステップＳ１０１において、長板材を切断してブランク長さを決め、ステップＳ１０２において、長板材の両端近傍に歯８ａ’をプレス成形（転造により形成しても良い）し、ステップＳ１０３において、略Ｕ字形状に折り曲げると共に、歯８ａ’が対向するようにその両端を内側に折り曲げることで、図９に示すテレスコ用ギア部材８を得ている。テレスコ用ギアベース６’は、板材の両面に歯６ａを形成するのみで足りる。

本変形例における噛合動作を説明する。噛合前の状態においては、テレスコ用ギアベース６’の歯６ａ’とテレスコ用ギア部材８’の歯８ａ’とは、歯筋が所定角度で傾いている（図９（ｂ））。ここから噛合を開始すると、図９（ｂ）において、テレスコ用ギアベース６’の歯６ａ’における歯筋の下端部が、テレスコ用ギア部材８’の歯８ａ’の歯筋の上端部にかみ合い始め、歯８ａ’が設けられた片持ち状の板部が押し広げられるように弾性変形しつつ、図９（ｃ）に示すように、噛合が完了する。噛合後には、歯６ａ’と歯８ａ’の歯筋は略平行となる。このような噛合態様によれば、歯先同士が当たり、そこからかみ合い始めるような従来の噛合態様に比べ、かみ合いの段階感がなく、又、かみ合い不良が発生しにくいという利点がある。又、かみ合い面に対称性を与えることで、安定した保持を実現できると共に、かみ合う面積も単純計算で倍になるので、その分だけ保持力を高めることができる。

図１１は、別な変形例にかかる図９（ａ）と同様な斜視図である。本変形例が、図９の変形例と異なる点は、テレスコ用ギアベース６”の歯６ａ”の下端６ｂ”を丸める（先端にゆくにつれて歯形が小さくなる）ように加工した点である。それ以外の点については同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

本変形例によれば、噛合前に歯筋同士が平行でないことに加え、歯６ａ”の下端６ｂ”を丸めることで、かみ合い不良を抑制することができる。以上のような構成は、チルト用ギアベース７とチルト用ギア部材９についても同様に適用できる。

図１２は、更に別な変形例にかかる図９（ａ）と同様な斜視図である。本変形例においては、テレスコ用ギア部材８”の側面をプレスすることで、歯８ａ”の裏面が当接する突起８ｃ”を形成している。突起８ｃ”は、テレスコ用ギアベース６’が挿入された際に、片持ち状である歯８ａ”の変形を制限して、歯６ａ’、８ａ”の噛合を確保する制限手段の機能を有する。

図１３は、更に別な変形例にかかる図９（ａ）と同様な斜視図である。本変形例においては、テレスコ用ギア部材８’”の端部を内側面に対向するように折り曲げることで、突起８ｄ’”を形成している。突起８ｄ’”は、テレスコ用ギアベース６’が挿入された際に、対向する内側面に当接することで、片持ち状である歯８ａ’”の変形を制限して、歯６ａ’、８ａ’”の噛合を確保する制限手段の機能を有する。図１２，１３に示す突起は、図１１に示す構成にももちろん適用できる。

図１４は、変形例にかかるチルト用ギアベース７とチルト用ギア部材９’との関係を示す斜視図である。チルト用ギア部材９’は、歯９ａ’（図１４では裏面に形成）の歯筋の先端形状を、それに対向するチルト用ギアベース７の歯７ａの先端形状の並びに対して、ν＝５度の傾斜角度を持った形状に揃えている。

噛合時において、チルト用ギア部材９’の歯９ａ’は、チルト用ギアベース７の歯７ａに噛合し始める際に、図１４のＡ点から噛み合い始める。即ち、歯７ａ、９ａ’の噛合が、ひとつの歯から始まり、更にそれに隣接する歯が順次噛合するようにすることにより、噛み合い不良の発生率を小さくすることが可能である。

本実施の形態では、傾斜角度ν＝５度としたが、ギアの噛み合い開始がひとつの歯から噛み合えばよいので、その角度や形状には限定されることがない。このような構成は、テレスコ用ギアベースとテレスコ用ギア部材についても同様に適用できる。

図１５は、変形例に係るステアリングコラム装置の斜視図である。本変形例では、テレスコ用ギアベース６は、コラム本体１と一体化されており、すなわちコラム本体１の両側面に歯６ａが形成されている。一方、テレスコギヤ部材８は、一端を操作レバー５にボルト止めしてなる半円筒内周面を備えた板状を有し、歯６ａに対応する内周面の位置に歯８ａを形成している。又、チルト用ギアベース７は、図９（ａ）に示すように、対向する内側面に歯７ａを形成し、チルト用ギア部材９は両面に歯９ａを形成している。操作レバー５を図１５に示す位置から、反時計回りに回動させると、テレスコギヤ部材８がコラム本体１の下半部を包み込むようになり、それにより互いに非平行であった歯６ａ、８ａ同士及び歯７ａ、９ａ同士が、噛合して平行になる。

図１６は、変形例に係るステアリングコラム装置のコラム本体を示す斜視図である。本変形例においては、コラム本体１を板金プレスにより形成している。コラム本体１は、成形容易性及び軽量化を確保するために平板から打ち抜き、丸め込むように折り曲げて成形している。本変形例では、テレスコ用ギアベース６は、コラム本体１の一方の側縁１ｂと一体化されており、即ち、板金プレス前に、平板の側縁１ｂの両側に歯６ａが形成されているため、製造が容易である。

操作レバー５は、軸線方向にのびる長孔１ａに沿って移動可能なシャフト５ａの周囲に駆動可能であり、その一部に形成された歯（不図示）は、それと非平行な歯６ａと噛合して平行になる。テレスコ用ギアベース６は、コラム本体１の他方の側縁１ｃに設けても良いし、両方に設けることで、保持力を高く確保することができる。なお、テレスコ用ギアベース６を形成する側縁１ｂ又は１ｃに関わらず、コラム本体１の両端は、内側に丸め込むようことで、ステアリングシャフト４を回転自在に支持する軸受（不図示）の保持部１ｄ、１ｄを形成することができるので、低コストなステアリングコラム装置を提供できる。

本実施の形態では、１つの操作レバー５の操作で、テレスコ用ギアベースとテレスコ用ギア部材の噛合動作と、チルト用ギアベースとテレスコ用ギア部材の噛合動作とを行わせるようにしているが、これらの動作は、別々の操作レバーにより独立的に実行されても良い。

本実施の形態において、ギアの歯形に関してはモジュールを０．５としているが、その値は任意である。又、モジュールを極端に小さくした場合、ギア面性状は平面に近づくが、例え平面であっても摩擦による位置保持効果が得られるので、本発明は適用されうる。

なお、以上の例では、ギアベース又はギア部材を板金プレスにより成形するものとしたが、圧粉体成形によるもの、射出成形によるもの、ダイカスト、チワリモールディング等鋳造による方法、塑性加工によるもの、または切削による成形等、成形方法は何れを適用しても良い。更に、操作レバー５で、同時にギア部材８，９を移動させているが、別個の操作レバーによって個々に移動させても良い。

以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。例えば、ギアベースとギア部材とは逆の構成・形状であってもよく、組み合わせは任意である。

噛合前における第１の歯と第２の歯との位置関係の一例を示す図である。 噛合後における第１の歯と第２の歯との位置関係の一例を示す図である。 本実施の形態に係るステアリングコラム装置の斜視図であり、噛合前の状態を示す。 本実施の形態に係るステアリングコラム装置の斜視図であり、噛合前の状態を示す。 噛合前におけるテレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８の斜視図である。 噛合後におけるテレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８の斜視図である。 離脱状態から噛合状態に至るテレスコ用ギアベース６とテレスコ用ギア部材８の断面図である。 噛合状態にあるチルト用ギアベース７とテレスコ用ギア部材９の斜視図である。 図９（ａ）は、本実施の形態の変形例にかかるテレスコ用ギアベース６’とテレスコ用ギア部材８’を示す斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す構成をIXB-IXB線で切断して矢印方向に見た図であり、図９（ｃ）は、噛合時の断面図である。 テレスコ用ギア部材８’の製造方法を示すフローチャートである。 別な変形例にかかる図９（ａ）と同様な斜視図である。 別な変形例にかかる図９（ａ）と同様な斜視図である。 別な変形例にかかる図９（ａ）と同様な斜視図である。 変形例にかかるチルト用ギアベース７とチルト用ギア部材９’との関係を示す斜視図である。 変形例に係るステアリングコラム装置の斜視図である。 変形例に係るステアリングコラム装置のコラム本体を示す斜視図である。

符号の説明

１ コラム本体
２、３ ブラケット
４ ステアリングシャフト
５ 操作レバー
６ テレスコ用ギアベース
７ チルト用ギアベース
８ テレスコ用ギア部材
９ チルト用ギア部材
１０ カム式ロータリークランプ機構

Claims (3)

1. ステアリングシャフトを、チルト方向及びテレスコ方向の少なくとも一方に対して位置調整可能に支持するステアリングコラム装置において、
   車体に対して位置決めされる第１の歯と、
   ステアリングシャフトを回転自在に支持するコラム本体と、
   前記コラム本体と一体的に変位する第２の歯とを有し、
   前記第１の歯と前記第２の歯とは、互いに噛合することによって、前記コラム本体を前記車体に対して位置決めし、離脱することによって、前記コラム本体を前記車体に対して位置調整可能としており、
   噛合する前における前記第１の歯と前記第２の歯の歯筋同士の平行度を、噛合した後における歯筋同士の平行度より低くしたことを特徴とするステアリングコラム装置。
2. 前記第１の歯と前記第２の歯のうち少なくとも一方が噛合時に弾性変形することによって、噛合する前の歯筋同士の平行度に対して、噛合した後の歯筋同士の平行度を高くすることを特徴とする請求項１に記載のステアリングコラム装置。
3. 前記第１の歯と前記第２の歯のうち少なくとも一方の弾性変形を制限する制限手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のステアリングコラム装置。
   
   

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