JP2008087532A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングコラムに回動力が伝達される場合でも、チルトブラケットの耐久性を確保することができるステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリングホイール１３を取付けたステアリングシャフト１１を回転自在に支持するステアリングコラム１２と、該ステアリングコラム１２をチルト動作可能に保持する車体側部材に固定されたチルトブラケット２４とを備えたステアリング装置であって、前記チルトブラケット２４は、前記車体側部材２１への取付点に対して前記ステアリングコラム１２との接触面をコラム軸方向にオフセットさせた構成を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリングホイールを取付けたステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムと、このステアリングコラムをチルト動作可能に支持するチルトブラケットとを備えたステアリング装置に関する。

従来、電動チルト式ステアリング装置として、例えばステアリングコラムの一側に、電動モータの回転駆動力を直線運動に変換してステアリングコラムをチルト傾動するためのチルト機構部を設けると共に、ステアリングコラムの他側に、チルト傾動時、ステアリングコラムを摺動させるためのスライド部を設け、さらに側面から見て、チルトブラケットとなるモータボックスの車体側部材の取付点とスライド部とがステアリングコラムの軸方向で一致する構成を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２５０３号公報（第１頁、図１及び図４）

上記特許文献１に記載の従来例にあっては、チルト機構部で電動モータによってステアリングコラムを自動的にチルト動作させることができるものであるが、最近のように操舵性能を向上させるためにステアリングコラムの車体前方側に電動パワーステアリング装置を配置する構成が採用される場合には、この電動パワーステアリング装置ではそのハウジングがステアリングコラムに一体に取付けられることから、電動パワーステアリング装置でステアリングホイールに作用される操舵トルクに応じた操舵補助力を発生し、この操舵補助力をステアリングコラムに回動自在に支持されたステアリングシャフトに伝達する際に、その操舵補助力の反力がステアリングコラムに伝達されることになり、この反力によってステアリングコラムが回動されることにより、ステアリングコラムとチルトブラケットとの摺動面で局部的に応力の高い部分が発生して耐久性が低下するおそれがあるという未解決の課題がある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ステアリングコラムに回動力が伝達される場合でも、チルトブラケットの耐久性を確保することができるステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係るステアリング装置は、ステアリングホイールを取付けたステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムと、該ステアリングコラムをチルト動作可能に保持する車体側部材に固定されたチルトブラケットとを備えたステアリング装置であって、前記チルトブラケットは、前記車体側部材への取付点に対して前記ステアリングコラムとの接触面をコラム軸方向にオフセットさせた構成を有することを特徴としている。

また、請求項２に係るステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記ステアリングコラムの車両前端側に電動パワーステアリング装置を備え、該電動パワーステアリング装置のハウジングにチルト中心となるピボット軸が配設されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に係るステアリング装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記チルトブラケットには、ステアリングコラムをチルト作動させる電動チルト機構が設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、チルトブラケットを、その車体側部材の取付点に対してステアリングコラムとの接触面をコラム軸方向にオフセットさせた構成としたので、ステアリングコラムとの接触面での剛性を低下させることができ、ステアリングコラムに回動力が作用されたときにチルトブラケットのステアリングコラムとの接触面がステアリングコラムの接触面に倣って変形可能となり、ステアリングコラムとの接触面に局部的に応力が高い部分が発生することを確実に防止することができるという効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明によるステアリング装置を組付けた車両を示す全体構成図、図２は本発明によるステアリング装置の第１の実施形態を示す左側面図、図３は本発明によるステアリング装置の第１の実施形態を示す右側面図、図４は車体側ブラケットを示す断面図、図５は図２のＡ−Ａ線上の断面図、図６は図５のＢ−Ｂ線上の断面図、図７は本発明の動作の説明に供する説明図である。

図１において、ステアリングコラム装置１０は、ステアリングシャフト１１を回動自在に支持するステアリングコラム１２を有する。ステアリングシャフト１１には、その後端にステアリングホイール１３が装着され、ステアリングシャフト１１の前端にはユニバーサルジョイント１４を介して中間シャフト１５が連結されている。中間シャフト１５にはその前端にユニバーサルジョイント１６を介してラックアンドピニオン機構等からなるステアリングギヤ１７が連結されている。このステアリングギヤ１７の出力軸がタイロッド１８を介して転舵輪１９に連結されている。

そして、運転者がステアリングホイール１３を操舵すると、ステアリングシャフト１１、ユニバーサルジョイント１４、中間シャフト１５、ユニバーサルジョイント１６を介してその回転力がステアリングギヤ１７に伝達され、ラックアンドピニオン機構で回転運動が車両幅方向の直線運動に変換されてタイロッド１８を介して転舵輪１９を転舵する。
なお、ステアリングコラム１２の車両後方部位には、後述する電動チルト機構３０及び電動テレスコ機構５０を駆動するコンビスイッチやコラムカバー等の周辺部品Ｐが配設されている。

ステアリングコラム装置１０は、図２及び図３に示すように、ステアリングホイール１３を取付けたステアリングシャフト１１と、このステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラム１２とで構成されている。
ステアリングコラム１２は、アウタコラム１２ａと、このアウタコラム１２ａに摺動自在に保持されたインナコラム１２ｂとで構成され、インナコラム１２ｂの前後両端側端部内周面に配設された転がり軸受（図示せず）によってステアリングシャフト１１が回転自在に支持されている。

アウタコラム１２ａは、そのユニバーサルジョイント１４側の車両前端（図２において左端）に後述する電動パワーステアリング装置６０が装着され、この電動パワーステアリング装置６０のギヤハウジング６１に形成された挿通孔６１ａ内に挿通されたチルトピボット軸６２が図４に示すように、車体側部材２１に取付けられた左右一対の車体側ブラケット６３に固定されている。

ここで、ギヤハウジング６１の挿通孔６１ａには、図４に示すように、合成樹脂製の弾性を有する鍔付きブッシュ６１ｂが装着され、この鍔付きブッシュ６１ｂの内周面に左右の車体側ブラケット６３間に達する円筒カラー６１ｃが挿通されている。また、チルトピボット軸６２は、一端にボルト頭部６２ａが形成され、他端に雄ねじ部６２ｂが形成された構成を有する。

そして、車体側ブラケット６３に形成された挿通孔６３ａとハウジング６１の挿通孔６１ａ内に装着された円筒カラー６１ｃとの軸芯を一致させた状態で、チルトピボット軸６２が、一方の挿通孔６３ａから円筒カラー６１ｃ内を通って他方の挿通孔６３ａから雄ねじ部６２ｂが突出するように挿通され、突出された雄ねじ部６２ｂにナット６２ｃを螺合させることにより、車体側ブラケット６３に取付けられている。

また、アウタコラム１２ａのステアリングホイール１３側の車両後端（図２において右端）が車体側部材２１に取付けられたチルトブラケット２４に上下方向に移動自在に支持されている。
このチルトブラケット２４は、図５に示すように、正面から見て車体側部材２１（図２参照）に取付けられる中央部が上方に膨出された膨出部２４ａを有する取付板部２４ｂと、この取付板部２４ｂの膨出部２４ａの左右位置から下方に延長するステアリングコラム１２を案内する案内板部２４ｃ及び２４ｄと、これら案内板部２４ｃ及び２４ｄの下端部間を連結する底板部２４ｅとで方形枠状に形成されている。

ここで、左右の案内板部２４ｃ及び２４ｄの夫々は、図２及び図３に示すように、側面から見て取付板部２４ｂから下方に下がるに従って徐々にステアリングホイール１３から離れる方向に湾曲する湾曲延長部２４ｆと、この湾曲延長部２４ｆの下端から湾曲延長部２４ｆの幅と同一の幅で下方に延長してステアリングコラム１２の案内部１２ｅ及び１２ｆを摺接支持する直線延長部２４ｇとで構成されている。このようにチルトブラケット２４の案内板部２４ｃ及び２４ｄを湾曲延長部２４ｆと直線延長部２４ｇとで形成することにより、図２に示すように取付板部２４ｂの車体側部材２１への取付点ｐ１と直線延長部２４ｇの内周面のステアリングコラム摺動面の中心点ｐ２とをコラム軸方向に距離ｘだけオフセットさせると共に、コラム軸直角方向に距離ｙだけオフセットさせることができる。これら距離ｘ及びｙが、直線延長部２４ｇでのステアリングコラム接触面を低剛性化させてステアリングコラム１２の回動時に後述する案内部１２ｅ及び１２ｆの接触面１２ｃ及び１２ｄに倣って変形可能となる値に選定されている。

そして、一方の案内板部２４ｃの内周面にステアリングコラム１２のガタ付きを防止するガタ詰めプレート２４ｈが配設され、このガタ詰めプレート２４ｈが突出調整ボルト２４ｉによって案内板部２４ｃの内周面からの突出長が調整される。
また、チルトブラケット２４の案内板部２４ｃ，２４ｄの直線延長部２４ｇ間に前述したアウタコラム１２ａが挿通されている。アウタコラム１２ａは、図５で明らかなように、水平方向に突出して、その端部に案内板部２４ｃ及び２４ｄの直線延長部２４ｇと接触する垂直の接触面１２ｃ及び１２ｄを有する案内部１２ｅ及び１２ｆが形成されている。

そして、案内部１２ｆが電動チルト機構３０によって上下方向に移動可能に保持されている。電動チルト機構３０は、図５に示すように、チルトブラケット２４の案内板部２４ｄの下端部に一体に形成された略方形枠状のギヤハウジング３１内に抑え部材３２によって固定配置した転がり軸受３３と、前述したチルトブラケット２４の取付板部２４ｂの下面に配設した転がり軸受３４とによって案内板部２４ｄに沿って上下方向に延長し、且つ回転自在に支持されたねじ軸３５を有する。

このねじ軸３５には、ギヤハウジング３１内の転がり軸受３３近傍位置にウォームホイール３６が装着され、このウォームホイール３６にウォーム３７が噛合されている。このウォーム３７は、図６に示すように、ギヤハウジング３１内に配設された転がり軸受３８及び３９によって回転自在に保持され、その一端が、チルトブラケット２４の案内板部２４ｄに形成された取付板部２４ｊに固定された電動モータ４０の出力軸４０ａにカップリング４０ｂを介して連結されている。

また、ギヤハウジング３１のねじ軸３５を挿通する挿通孔３１ａ内にねじ軸３５を覆う円筒覆体４１が配設され、この円筒覆体４１の先端にねじ軸３５の外周面に摺接する大きな弾性を有するポリウレタン等の合成樹脂で製作されたダンパー４２が配設されている。同様に、転がり軸受３４の下端面にもねじ軸３５の外周面に摺接するダンパー４３が配設されている。

そして、ねじ軸３５のダンパー４２及び４３間に、断面方形のナットホルダ４４に保持されたナット４５が螺合されている。このナットホルダ４４はチルトブラケット２４の案内板部２４ｄに形成された上下方向に延長する案内溝４６内に係合することにより、ナットホルダ４４のねじ軸３５における軸芯回りの回転運動が規制され、ねじ軸３５の正逆回転によってナットホルダ４４が上下方向に移動される。このナットホルダ４４に突出形成された係合ピン４７が前述したアウタコラム１２ａの先端に形成されたアウタコラム１２ａの軸方向に延長する長孔２４ｋに係合されている。

したがって、電動モータ４０によってウォーム３７を正逆転駆動することにより、ウォームホイール３６を介してねじ軸３５が正逆転駆動され、これによってナットホルダ４４が上下動され、アウタコラム１２ａがチルトピボット軸６２を中心として上下に揺動されてチルト機能を発揮することができる。
また、ステアリングコラム１２のアウタコラム１２ａ及びインナコラム１２ｂ間に電動アクチュエータとしての電動テレスコ機構５０が設けられている。

この電動テレスコ機構５０は、図２に示すように、アウタコラム１２ａに衝撃荷重が設定されたコラプス荷重以上となったときに摺動して外れる連結保持部材５１を介して連結された電動モータ及びその出力軸に連結されたウォーム減速機を内蔵するモータハウジング５２と、このモータハウジング５２内のウォーム減速機を構成するウォームホイールの内周面に形成された雌ねじに螺合されて前後に移動する連結ロッド５３と、この連結ロッド５３の先端とインナコラム１２ｂとの間を連結する連結プレート５４とで構成され、電動モータを正逆転させることにより、連結ロッド５３がコラム軸方向に前後に移動されてインナコラム１２ｂをアウタコラム１２ａに対して進退させてテレスコ機能を発揮することができる。

さらに、電動パワーステアリング装置６０は、図２及び図３に示すように、アウタコラム１２ａの車両前方側端部に一体に連結されたウォーム減速機を内蔵するギヤハウジング６１と、このギヤハウジング６１に連結された電動モータ６５と、この電動モータ６５を駆動制御する駆動制御部を内装したコントロールユニット６６とで構成されている。そして、ギヤハウジング６１には、前述したように、チルトピボット軸６２を挿通する挿通孔６１ａが形成されている。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、運転者が、ステアリングコラム装置１０のステアリングコラム１２のチルト調整を行うには、図１に示すステアリングコラム１２の車両後方部位に配設された周辺部品Ｐに設けられたチルト機構用のコンビスイッチをチルトアップ方向（又はチルトダウン方向）に操作すると、電動チルト機構３０の電動モータ４０を例えば正転（又は逆転）駆動される。

これに応じて、ウォーム３７を介してウォームホイール３６を介してねじ軸３５を逆転（又は正転）駆動することにより、ナット４５が図３で見て上方（又は下方）に移動し、これによってナットホルダ４４に形成された係合ピン４７がステアリングコラム１２のアウタコラム１２ａに形成された長孔２４ｋに係合しているので、アウタコラム１２ａがチルトピボット軸６２を中心として上方（下方）に回動し、チルトアップ（又はチルトダウン）調整を行うことができる。

また、運転者が、ステアリングコラム装置１０のステアリングコラム１２のテレスコ調整を行うには、図１に示すステアリングコラム１２の車両後方部位に配設された周辺部品Ｐに設けられたテレスコ機構用コンビスイッチを伸張方向（又は収縮方向）に操作すると、電動テレスコ機構５０の電動モータが例えば正転（又は逆転）駆動される。
これによって、ウォーム減速機のウォームホイール（図示せず）が正転（又は逆転）駆動され、これによって連結ロッド５３がステアリングホイール１３側（又はステアリングホイール１３とは反対側）に移動する。

このため、連結プレート５４を介してインナコラム１２ｂがアウタコラム１２ａから引き出されて（又はインナコラム１２ｂがアウタコラム１２ａ内に挿入されて）ステアリングコラム１２が伸張（又は収縮）してテレスコ調整を行うことができる。
このとき、図示しないがインナコラム１２ｂの移動に伴って、ステアリングシャフト１１のアウタシャフトがインナシャフトに対して移動する。

このように、電動テレスコ機構５０によって、連結ロッド５３を電動モータで移動させる場合には、モータハウジング５２が連結保持部材５１によってアウタコラム１２ａに連結保持されることにより、ステアリングコラム１２を伸縮させてテレスコ調整を行うことができるものであるが、二次衝突によってステアリングホイール１３に車両水平方向の衝撃荷重が作用すると、この衝撃荷重によってインナコラム１２ｂ及びステアリングシャフト１１が図２で見てコラム軸方向左側に押され、これに応じて連結プレート５４を介して連結ロッド５３が左方に移動されることにより、モータハウジング５２を介して連結保持部材５１に衝撃荷重が伝達される。そして、この連結保持部材５１に伝達される衝撃荷重が設定されたコラプス荷重に達すると、連結保持部材５１がアウタコラム１２ａから離脱して所定のコラプスストロークを確保することができる。

一方、電動パワーステアリング装置６０では、コントロールユニット６６内の駆動制御部で、図示しない操舵トルクセンサで検出した操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出し、算出した操舵補助指令値に基づいて電動モータ６５を駆動制御することにより、電動モータ６５で操舵補助力を発生し、この操舵補助力をウォーム減速機を介してステアリングシャフト１１の出力側１１ａに伝達することにより、運転者がステアリングホイール１３を軽い操舵力で操舵することができる。

このように、電動パワーステアリング装置６０で、ステアリングシャフト１１に対する操舵補助力を発生すると、この操舵補助力に対する反力がギヤハウジング６１を介してアウタコラム１２ａに伝達される。
このため、アウタコラム１２ａが回動することになるが、車体側ブラケット６３ではその弾性変形によってアウタコラム１２ａが変位して回動を許容する。一方、チルトブラケット２４では、前述したように、左右の案内板部２４ｃ及び２４ｄの直線延長部２４ｇにおけるアウタコラム１２ａの案内部１２ｅ及び１２ｆとの接触面の中心点ｐ２が取付板部２４ｂの取付点ｐ１に対してコラム軸方向にオフセットされているので、案内部１２ｅ及び１２ｆとの接触面が取付点ｐ１より離れることにより、直線延長部２４ｇのこじり方向が低剛性化される。このため、アウタコラム１２ａが回動する際に、案内部１２ｅ及び１２ｆの接触面１２ｃ及び１２ｄが図７（ａ）に示すように傾くことになるが、この接触面１２ｃ及び１２ｄの傾きに倣って直線延長部２４ｇが変形することができ、接触面１２ｃ及び１２ｄの上下端部が図７（ｂ）に示すように直線延長部２４ｇの内周側の接触面に片当りして、この部分で局部的に応力の高い部分が発生することを確実に防止することができ、耐久性を向上させることができる。

すなわち、直線延長部２４ｇの剛性が高い場合には、図７（ｂ）に示すように直線延長部２４ｇの内周側の接触面にアウタコラム１２ａの接触面１２ｃ及び１２ｄの上下端部が片当りすることになり、この部分の応力が局部的に高くなって、摩耗や齧りによる面荒れが発生して耐久性が低下するが、本実施形態によれば、直線延長部２４ｇの内周側の接触面がアウタコラム１２ａの案内部１２ｅ及び１２ｆの接触面１２ｃ及び１２ｄに倣って変形するので、接触面１２ｃ及び１２ｄの上下端部の片当りを確実に防止することができる。

なお、上記実施形態においては、チルトブラケット２４の湾曲延長部２４ｆの幅と直線延長部の幅とが等しい場合について説明したが、これに限定されるものではなく、チルトブラケットの左側面図を表す図８に示すように湾曲延長部２４ｆの幅を直線延長部２４ｇの幅より狭くするようにして直線延長部２４ｇをより低剛性化させるようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、チルトブラケット２４の案内板部２４ｃ及び２４ｄの湾曲延長部２４ｆがステアリングホイール１３から離れる方向に湾曲している場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ステアリングホイール１３に近づく方向に湾曲させるようにしてもよく、湾曲延長部２４ｆに代えて直線的な傾斜延長部を適用するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、チルトブラケット２４が正面から見て方形枠状に形成されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、膨出部２４ａ及び底板部２４ｅの一方を省略して門形としたり、膨出部２４ａ及び底板部２４ｅの双方を省略して左右分離形としたりすることもできる。
また、上記実施形態においては、電動チルト機構３０を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動チルト機構３０を省略して、手動チルト機構を適用することもできる。

また、上記実施形態においては、ステアリングコラム１２のアウタコラム１２ａを車体側部材２１に固定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、インナコラム１２ｂを車体側ブラケット６３及びチルトブラケット２４で車体側部材２１に取付け、アウタコラム１２ａ側にステアリングホイール１３を取付けるようにしてもよい。
さらに、上記実施形態においては、電動テレスコ機構５０のモータハウジング５２をアウタコラム１２ａに連結保持部材５１を介して連結する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、モータハウジング５２をアウタコラム１２ａに直接連結し、連結ロッド５３をインナロッド及びアウタロッドで収縮可能に構成し、その収縮部に連結保持部を形成するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態においては、電動チルト機構３０及び電動テレスコ機構５０を備えている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、何れか一方又は双方を省略するようにしてもよい。

本発明によるステアリング装置を車両に搭載した状態を示す全体構成図である。 ステアリングコラム装置の左側面図である。 ステアリングコラム装置の右側面図である。 車体側ブラケットの一例を示す断面図である。 図２のＡ−Ａ線上の断面図である。 図５のＢ−Ｂ線上の断面図である。 チルトブラケットとアウタコラムの接触状態を示す説明図である。 本発明のチルトブラケットにおける他の実施形態を示す左側面図である。

符号の説明

１０…ステアリングコラム装置、１１…ステアリングシャフト、１２…ステアリングコラム、１２ａ…アウタコラム、１２ｂ…インナコラム、１２ｅ，１２ｆ…案内部、１３…ステアリングホイール、１４，１６…ユニバーサルジョイント、１５…中間シャフト、１７…ステアリングギヤ、１８…タイロッド、１９…転舵輪、２１…車体側部材、２４…チルトブラケット、２４ｂ…取付板部、２４ｃ，２４ｄ…案内板部、２４ｅ…底板部、２４ｆ…湾曲延長部，２４ｇ…直線延長部、３０…チルト機構、５０…テレスコ機構、６０…電動パワーステアリング装置、６１…ギヤハウジング、６２…チルトピボット軸、６３…車体側ブラケット、６５…電動モータ、６６…コントロールユニット

Claims (3)

1. ステアリングホイールを取付けたステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムと、該ステアリングコラムをチルト動作可能に保持する車体側部材に固定されたチルトブラケットとを備えたステアリング装置であって、
   前記チルトブラケットは、前記車体側部材への取付点に対して前記ステアリングコラムとの接触面をコラム軸方向にオフセットさせた構成を有することを特徴とするステアリング装置。
2. 前記ステアリングコラムの車両前端側に電動パワーステアリング装置を備え、該電動パワーステアリング装置のハウジングにチルト中心となるピボット軸が配設されている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. 前記チルトブラケットには、ステアリングコラムをチルト作動させる電動チルト機構が設けられている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。

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