JP2007296951A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型のテレスコロック機構を備えるステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリング装置は、互いに軸方向Ｘ１に相対摺動可能に嵌合されたアウターチューブ１９とインナーチューブ２０とを含むステアリングコラム６を備える。インナーチューブ２０には、軸受２３およびアッパーシャフト１０を介して操舵部材３が連結されている。インナーチューブ２０とアウターチューブ１９との嵌合部分２６には、アウターチューブ１９を取り囲む環状部材２７が配置されている。アウターチューブ１９の外周３１に形成された雄ねじ３４に環状部材２７の内周３６に設けられた雌ねじ３５をねじ込むことにより、アウターチューブ１９を縮径させて両チューブを締結することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、自動車等に用いられるステアリング装置に関するものである。

自動車等のステアリング装置には、操舵補助用の電動モータを備えるものがある。このようなステアリング装置には、例えば、電動モータの出力を減速機によって増幅した後、ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトを介してラックアンドピニオン機構等のステアリング機構に伝達するものがある。
また、特許文献１には、上記ステアリングシャフトと電動モータとが同軸上に配置されたステアリング装置が開示されている。
特許２５３９６３１号公報

ところで、ステアリング装置では、運転者に合わせてステアリングホイールの高さを調節するために、ステアリングコラムのコラムチューブをステアリングシャフトと共に伸縮させるテレスコピック調節機構（以下、テレスコ機構ともいう。）を装備することが望まれる場合がある。しかし、このテレスコ機構には、テレスコピック調節位置をロックするための４枚の側板とこれらを貫通する連結軸とを含む複雑なテレスコロック機構が設けられており、このテレスコロック機構は、ステアリングコラムの軸方向スペースの一部を占有することになる。

したがって、特許文献１のように、ステアリングシャフトと電動モータとが同軸上に配置され、この電動モータによってステアリングコラムの軸方向スペースの一部が既に占有されている構成では、上記テレスコ機構を付加するための軸方向スペースを確保することが困難になる。
また、特許文献１記載のステアリング装置では、電動モータの出力を増幅せずにステアリングシャフトに伝達するため、高出力で体格の大きい電動モータが必要である。したがって、テレスコ機構を付加するためのスペースを確保することがさらに困難になる。

この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、小型のテレスコロック機構を備えるステアリング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、互いに軸方向（Ｘ１）に相対摺動可能に嵌合されたアウターチューブ（１９）とインナーチューブ（２０）とを含み、ステアリングシャフト（４）を回転自在に支持するハウジング（６）と、両チューブの嵌合部分（２６）に対応するアウターチューブの外周（３１）を取り囲み軸方向に移動可能な環状部材（２７）と、両チューブを締結または締結解除するために、環状部材の軸方向の移動に応じてアウターチューブを縮径また縮径解除させる縮径機構（３４，３５）とを備え、縮径機構によってアウターチューブの縮径が解除された状態で、両チューブを軸方向に相対移動させることにより、ステアリングホイール（３）の位置が変更可能であることを特徴とするステアリング装置（１）である。

本発明によれば、環状部材を軸方向に移動させて、インナーチューブとアウターチューブとを締結または締結解除することができる。両チューブの締結を解除することにより互いのチューブを軸方向に相対移動させることができる。また、両チューブを締結することにより互いのチューブを軸方向に固定することができる。すなわち、アウターチューブの外周に環状部材を嵌合させた簡単な構造で、ステアリングコラムの軸方向に関する占有スペースの小さい小型のテレスコロック機構を得ることができる。

また、上記縮径機構はテーパねじ機構（３４，３５）を含み、テーパねじ機構は、アウターチューブの外周に形成された雄ねじ（３４）と、環状部材の内周（３６）に設けられた雌ねじ（３５）とを含む場合がある。この場合、環状部材に設けられた雌ねじをアウターチューブに形成された雄ねじに螺合するのに伴ってアウターチューブが縮径し、これにより、両チューブが締結される。すなわち、テーパねじ機構を含む小型の縮径機構を用いて両チューブを締結または締結解除することにより、両チューブを軸方向に固定または相対移動させることができる。

また、上記ステアリング装置は、ステアリングシャフトと同軸上に配置された操舵補助用の電動モータ（２）を備える場合がある。すなわち、テレスコ機構を有するステアリング装置において、上記のような小型のテレスコロック機構を実現できるので、電動モータをステアリングシャフトと同軸上に配置することが実質的に可能になる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るステアリング装置１の概略構成を模式的に示す部分断面図である。また、図２は、図１におけるステアリング装置１の部分拡大図であり、図３は、図２においてインナーチューブ２０とアウターチューブ１９との締結が解除された状態を示す図である。また、図４は、図２におけるステアリング装置１のIV−IV線に沿う断面図である。

図１を参照して、本実施形態に係るステアリング装置１は、電動モータ２によって操舵を補助する電動パワーステアリング装置であり、ステアリングホイール等の操舵部材３と、この操舵部材３に連結されたステアリングシャフト４と、図示しないインターミディエイトシャフトを介してステアリングシャフト４と連結されたラックアンドピニオン機構等のステアリング機構５とを備える。

ステアリングシャフト４は、鉛直方向（図１における上下方向）に対して傾斜した状態で車両（図示せず）に配置されており、車両の前方側（図１における左側）に向かうにつれて鉛直方向の下側に向かっている。また、ステアリングシャフト４は、ステアリングコラム６に回転自在に支持されており、上記電動モータ２は、ステアリングシャフト４と同軸上に配置されている。

ステアリングシャフト４は、操舵部材３に連結された入力軸７と、上記インターミディエイトシャフトを介してステアリング機構５に連結された出力軸８と、入力軸７および出力軸８を相対回転可能に且つ同軸的に連結するトーションバー９とを備えている。入力軸７は、アッパーシャフト１０および中間シャフト１１を有し、これらアッパーシャフト１０および中間シャフト１１は、ステアリングシャフト４の軸方向Ｘ１に互いに相対摺動可能に且つ一体回転可能に嵌合されている。上記操舵部材３は、アッパーシャフト１０の一端に連結されている。

また、アッパーシャフト１０には、上記中間シャフト１１が嵌合する嵌合孔１２が形成されている。嵌合孔１２は、本実施形態では有底の孔にされており、軸方向Ｘ１に関するアッパーシャフト１０の他端に開口している。
中間シャフト１１は、上記嵌合孔１２に嵌合する嵌合軸１３と、出力軸８に連結された連結部１４とを有している。嵌合軸１３および嵌合孔１２は、例えばセレーションを用いて互いに嵌合されている。これにより、アッパーシャフト１０および中間シャフト１１は、軸方向Ｘ１に相対摺動可能に且つ一体回転可能に連結されている。

また、連結部１４の端部２９には、凹部１５が形成されている。また、出力軸８の端部３０には、凹部１６が形成されている。トーションバー９の一方の端部は、連結部１４の凹部１５内でピン１７を介して中間シャフト１１と一体回転可能に連結されている。また、トーションバー９の他方の端部は、出力軸８の凹部１６内でピン１８を介して出力軸８と一体回転可能に連結されている。すなわち、トーションバー９を介して中間シャフト１１と出力軸８とが相対回転可能に連結されている。したがって、入力軸７および出力軸８は、相対回転可能にされている。

上記ステアリングコラム６は、互いに軸方向Ｘ１に相対摺動可能に嵌合されたロアチューブとしてのアウターチューブ１９とアッパーチューブとしてのインナーチューブ２０とを含む。アウターチューブ１９は、ブラケット２１を介して車体の取付部材２２に固定されている。インナーチューブ２０およびアウターチューブ１９は、例えばセレーションを用いて相対回転不能に且つ軸方向Ｘ１に相対摺動可能に嵌合されている。

インナーチューブ２０は、軸受２３を介してアッパーシャフト１０を相対回転可能に且つ軸方向Ｘ１に一体移動可能に支持している。本実施形態では、軸受２３として転がり玉軸受が用いられており、軸受２３の内輪２３ａは、例えば圧入によってアッパーシャフト１０に固定されている。また、軸受２３の内輪２３ａは、アッパーシャフト１０の段部２４と止め輪２５とによって軸方向Ｘ１への移動が規制されている。

軸受２３の外輪２３ｂは、インナーチューブ２０に固定されている。インナーチューブ２０に対する外輪２３ｂの固定方法としては、例えば、外輪２３ｂをインナーチューブ２０に嵌合し、その後、インナーチューブ２０を外輪２３ｂにかしめ付けることにより固定する方法が挙げられる。
これにより、インナーチューブ２０とアッパーシャフト１０とは、軸受２３を介して相対回転可能に且つ軸方向Ｘ１に一体移動可能に連結されている。また、上述のように、インナーチューブ２０とアウターチューブ１９とは軸方向Ｘ１に相対摺動可能に嵌合されており、アッパーシャフト１０と中間シャフト１１とは軸方向Ｘ１に相対摺動可能に嵌合されている。したがって、操舵部材３、アッパーシャフト１０およびアッパーチューブとしてのインナーチューブ２０を軸方向Ｘ１に一体的に移動させ、運転者に合わせて操舵部材３の位置を変更することが可能である。

アウターチューブ１９の上端部には、インナーチューブ２０の一部が嵌合されている。また、アウターチューブ１９とインナーチューブ２０との嵌合部分２６に対応するアウターチューブ１９の周囲には、環状部材２７が配置されている。また、アウターチューブ１９には、運転者から操舵部材３に与えられる操舵トルクを検出するためのトルクセンサ２８が設けられている。

トルクセンサ２８は、アウターチューブ１９の内周に固定されており、互いに対向する中間シャフト１１の端部２９および出力軸８の端部３０を取り囲んでいる。トルクセンサ２８は、中間シャフト１１および出力軸８の相対回転量に基づいて上記操舵トルクを検出するようになっている。
環状部材２７は、図４に示すように、上記嵌合部分２６に対応するアウターチューブ１９の外周３１を取り囲んでいる。また、環状部材２７には、環状部材２７の径方向外方に突出するレバー３２が備えられている。したがって、レバー３２を回転させることにより、環状部材２７をアウターチューブ１９に対して相対回転させることができる。レバー３２は環状部材２７に固定されていてもよいし、環状部材２７の軸方向と平行になるように姿勢変化可能に環状部材２７に連結されていてもよい。

また、図４に示すように、上記嵌合部分２６に対応するアウターチューブ１９の端部には、軸方向Ｘ１（図４においては紙面に垂直な方向）に延びる単一または複数のスリット３３が形成されている。複数設けられる場合のスリット３３は、例えば、アウターチューブ１９の周方向に関して互いに等間隔を隔てて配置される。単一または複数のスリット３３を設けることによってアウターチューブ１９を縮径することが可能となっている。

なお、上記スリット３３に代えて、有底の溝を用いてもよい。この場合にも、溝の部分でアウターチューブ１９が薄肉になるので、アウターチューブ１９を縮径することができる。
再び図１を参照して、嵌合部分２６に対応するアウターチューブ１９の外周３１には、雄ねじ３４が形成されている。また、環状部材２７の内周３６には、上記雄ねじ３４に対応する雌ねじ３５が設けられている。上記雄ねじ３４および雌ねじ３５によってアウターチューブ１９を縮径させるための縮径機構が構成されている。

また、上記雄ねじ３４および雌ねじ３５の何れか一方または両方は、各ねじ山の同じ位置を結ぶ線が軸方向Ｘ１に対して傾斜したテーパねじにされている。本実施形態では、アウターチューブ１９に形成された雄ねじ３４がテーパねじにされており、雄ねじ３４は軸方向Ｘ１上方に向かって先細りとなっている。
したがって、図２に示すように、環状部材２７をアウターチューブ１９にねじ込んで、環状部材２７を軸方向Ｘ１下方に移動させることにより、環状部材２７によって締め付けられたアウターチューブ１９が弾性的に縮径され、アウターチューブ１９によってインナーチューブ２０が締め付けられる。これにより、アウターチューブ１９とインナーチューブ２０とが締結され、操舵部材３の位置が固定される。

また、操舵部材３の位置を変更する場合には、図３に示すように、レバー３２を回して環状部材２７を軸方向Ｘ１上方に移動させることにより、アウターチューブ１９自身の弾性復元力によってアウターチューブ１９の縮径を解除させる。これにより両チューブの締結が解除される。その結果、アウターチューブ１９とインナーチューブ２０との相対摺動が可能となり、操舵部材３の位置を変更することができる。

なお、上記においては、セレーションを用いてインナーチューブ２０とアウターチューブ１９とを嵌合する方法について説明したが、これ以外の方法を用いて両チューブを嵌合してもよい。例えば、インナーチューブ２０の外周およびアウターチューブ１９の内周の何れか一方に突起（または軸方向Ｘ１に延びる突条）を設け、他方に、上記突起に嵌合し軸方向Ｘ１に延びる溝を設けてもよい。この場合にも、インナーチューブ２０とアウターチューブ１９とを相対回転不能に且つ軸方向Ｘ１に相対摺動可能に嵌合することができる。

次に、ステアリングシャフト４と同軸上に配置された電動モータ２について説明する。
図１を参照して、本実施形態で用いられる電動モータ２は、ダイレクトドライブブラシレスモータであり、出力軸８に固定されたロータ３７と、上記ロータ３７を取り囲むステータ３８と、ステータ３８が内部に収容され且つ固定されたモータハウジング３９とを有している。

ロータ３７は、出力軸８の外周を取り囲んでおり、出力軸８と同軸上に配置されている。また、ステータ３８は、ステアリングシャフト４の径方向に所定間隔を隔ててロータ３７に対向している。また、図示はしないがステータ３８はコイルを有している。
モータハウジング３９は、アウターチューブ１９の端部に固定されている。また、出力軸８はモータハウジング３９を挿通しており、出力軸８は一対の軸受４０，４１を介してモータハウジング３９に回転自在に支持されている。

一対の軸受４０，４１は、例えば転がり玉軸受が用いられており、軸方向Ｘ１に関してロータ３７を挟んだ両側に配置されている。各軸受４０，４１の内輪４０ａ，４１ａは、例えば圧入によって出力軸８に固定されている。また、各軸受４０，４１の外輪４０ｂ，４１ｂは、モータハウジング３９に形成された一対の軸受保持部４２にそれぞれ嵌合している。また、各軸受４０，４１の外輪４０ｂ，４１ｂは、モータハウジング３９に形成された一対の位置決め段部４３にそれぞれ当接して軸方向Ｘ１に位置決めされている。

以上の概略構成を有する電動モータ２は、制御装置４４によって制御され、出力軸８に操舵補助のための回転トルクを付与する。具体的には、トルクセンサ２８によって検知された操舵トルクおよび図示しない車速センサによって検出された車速が制御装置４４に入力される。制御装置４４は、入力された操舵トルク等の値に基づいて、電動モータ２のコイルへの通電電流を制御する。これにより、ロータ３７および出力軸８に回転トルクが付与され操舵が補助される。

以上のように本実施形態では、操舵部材３の位置を固定するためのテレスコロック機構として、アウターチューブ１９に形成された雄ねじ３４と環状部材２７に設けられた雌ねじ３５とを含むテーパねじ機構が用いられているので、テレスコロック機構の構造が簡単であり且つ小型である。したがって、テレスコ機構を備えるステアリング装置１であっても、電動モータ２をステアリングシャフト４と同軸上に配置することが実質的に可能になる。

この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、縮径機構としてアウターチューブ１９に形成された雄ねじ３４と環状部材２７に設けられた雌ねじ３５とを含むテーパねじ機構を例示したが、縮径機構はこれに限られない。
例えば、図５に示すように、アウターチューブ１９の外周３１の一部および環状部材２７の内周３６を円錐テーパ状にし、例えばシリンダやモータ等の駆動機構４５を用いて環状部材２７を軸方向Ｘ１に移動させ、アウターチューブ１９を縮径または縮径解除させてもよい。

本発明の一実施形態に係るステアリング装置の概略構成を模式的に示す部分断面図である。 図１におけるステアリング装置の部分拡大図である。 図２においてインナーチューブとアウターチューブとの締結が解除された状態を示す図である。 図１におけるステアリング装置のIV−IV線に沿う断面図である。 本発明の他の実施形態に係るステアリング装置の概略構成を模式的に示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１・・・ステアリング装置、２・・・電動モータ、３・・・操舵部材（ステアリングホイール）、４・・・ステアリングシャフト、６・・・ステアリングコラム（ハウジング）、１９・・・アウターチューブ、２０・・・インナーチューブ、２６・・・嵌合部分、２７・・・環状部材、３１・・・外周、３４・・・雄ねじ（縮径機構、テーパねじ機構）、３６・・・内周、３５・・・雌ねじ（縮径機構、テーパねじ機構）、Ｘ１・・・軸方向

Claims (3)

1. 互いに軸方向に相対摺動可能に嵌合されたアウターチューブとインナーチューブとを含み、ステアリングシャフトを回転自在に支持するハウジングと、
   両チューブの嵌合部分に対応するアウターチューブの外周を取り囲み軸方向に移動可能な環状部材と、
   両チューブを締結または締結解除するために、環状部材の軸方向の移動に応じてアウターチューブを縮径また縮径解除させる縮径機構とを備え、
   縮径機構によってアウターチューブの縮径が解除された状態で、両チューブを軸方向に相対移動させることにより、ステアリングホイールの位置が変更可能であることを特徴とするステアリング装置。
2. 請求項１において、上記縮径機構はテーパねじ機構を含み、テーパねじ機構は、アウターチューブの外周に形成された雄ねじと、環状部材の内周に設けられた雌ねじとを含むことを特徴とするステアリング装置。
3. 請求項１または２において、ステアリングシャフトと同軸上に配置された操舵補助用の電動モータを備えることを特徴とするステアリング装置。
   

Images