JP2009012666A - ステアリングコラム - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく簡素な構成でありながら、高精度であって二次衝突にも有効に対応できるステアリングコラムを提供する。
【解決手段】ロアブラケット１０３のボルト１０３ａにナット１０３ｂを係合させれば、ロアブラケット１０３に対してギヤボックス１０１が固定される。すると、外力を加えても、切欠１０４ｃからピン１０２ｂが抜け出ることがなく、コラム１０２はアッパブラケット１０４により確実に固定されることとなる。
【選択図】図６

Description

本発明は、自動車用等の転舵装置を構成するステアリングコラム装置に用いられ，特に部品点数や製造コストの低減及び衝突時のエネルギ吸収特性を向上できるステアリングコラムに関する。

従来のステアリングコラム装置では，筒状のステアリングコラムに対し，板金をプレス成形したブラケットを溶接等で接合し，これをボルト止めすることによって車両に取り付けることが一般的に行われている。
特開２０００−０５３００２号公報

ところで、特許文献１に記載されたごとき従来のステアリングコラム装置では，筒状のステアリングコラムに対してブラケットを溶接する際に，溶接熱などによりステアリングコラムに歪み等が生じるという問題がある。一方、ステアリングコラムとブラケットが溶接で接合されているため分離不能であることから、二次衝突時にステアリングコラムを有効にコラプスさせるために，ブラケットと車両との間にカプセル等の離脱構造部材を介在させることが一般的に行われている。そのため，部品点数が増加し，コスト増，重量増を招くこととなっている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、部品点数が少なく簡素な構成でありながら、高精度であって二次衝突にも有効に対応できるステアリングコラム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は、ステアリングシャフトを内包し且つ回転自在に支持するステアリングコラムにおいて，
重力方向に交差する方向に延在するピンを外周に設けており，前記ピンは板材からなるブラケットを介して車体に保持されることを特徴とする。

本発明によれば、重力方向に交差する方向に延在するピンを外周に設けており，前記ピンは板材からなるブラケットを介して車体に保持されるので、従来技術のように、ブラケットを溶接する必要がないので歪みが少なく、部品点数の削減による低コスト化を図れると共に、二次衝突時に有効にコラプスさせることもできる。なお，ピンとは円筒状に限らず，角柱や円錐等，突起物全般を指すものである。

前記ピンは、ハイドロフォーミングによりステアリングコラムと一体に成形されると、部品点数を削減でき製造工程を低減できる。

前記ピンの近傍に、前記ブラケットに当接する平面を形成すると、前記ブラケットを当接させるのに好適である。

前記ステアリングコラムは、前記車体に取り付けられたボルトに対して嵌合可能な開口を備え、前記ブラケットは切欠を有し，前記開口に前記ボルトを挿通する方向に、前記ステアリングコラムを前記車体に対して相対移動させることにより、前記ピンが前記切欠内に侵入するようになっていると、より容易且つ確実に取り付けを行うことができる。

前記ピンが前記切欠内に侵入する前に、前記ボルトが前記開口に挿通されると好ましい。

前記ピンは、軸線方向に見たときに、前記ブラケットの切欠の幅より大きな第１の部位と、前記切欠の幅より小さな第２の部位とを有し、前記切欠に前記ピンを侵入させる際には、前記第２の部位を前記切欠の側面に近接させ、前記ブラケットに前記ステアリングコラムを固定する際は、前記第１の部位を前記切欠の側面に近接させることで、前記ブラケットと前記ピンとの間で保持力を発生させることができる。

前記ステアリングコラムを前記車体に固定した状態で、前記ピンは、前記ブラケットの切欠の末端を押圧していると、前記ブラケットの弾性変形を利用して、前記ステアリングコラムをガタなく高剛性で支持できる。

前記ステアリングコラムを前記車体に固定した状態で、前記ピンは、前記ブラケットの切欠の末端より入口側に配置されていると、二次衝突時に前記ブラケットに対する前記ステアリングコラムのコラプスを許容することができる。

前記切欠は、前記ステアリングシャフトの軸線方向と異なる方向に延在していると、コラプス荷重やコラプスストロークの制御を行える。

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、本実施の形態であるステアリングコラムを含むコラムタイプの電動式パワーステアリング装置１００の斜視図であり、図２は、図１の電動式パワーステアリング装置１００をブラケットに取り付けた状態を示す斜視図である。

図１，２において、ギヤボックス１０１は、手前側の端部にステアリングホイール（不図示）を連結したステアリングシャフト１０５を内包し且つ回転自在に支持する中空の筒状のコラム１０２を連結している。コラム１０２は、両側面に互いに平行な平面部１０２ａ（一方のみ図示）を形成し、その中央にピン１０２ｂを形成している。一対のピン１０２ｂは、対向して水平に延在しているが、水平に限らず重力方向に交差する方向であれば足りる。平面部１０２ａ及びピン１０２ｂは、ハイドロフォーミングで形成されると好ましい。尚、ギヤボックス１０１とコラム１０２とで、ステアリングコラムを構成する。

更に図２に示すように、ギヤボックス１０１は、ロアブラケット１０３を介して不図示の車体に取り付けられ、コラム１０２は、アッパブラケット１０４を介して不図示の車体に取り付けられている。

アッパブラケット１０４は、１枚の板を折り曲げて形成され、Ｕ字形状の支持部１０４ａと、支持部１０４ａの両端から水平に延在する取付部１０４ｂと、支持部１０４ａにおいて、水平方向に対向する位置に２カ所（図２では一方のみ図示）に形成された切欠１０４ｃとを有している。

尚、詳細は説明しないが、本実施の形態においては、不図示のステアリングホイールを介してステアリングシャフトに付与されたトルクをギヤボックス１０１内のトルクセンサにより検出し、更に車速などの信号に基づいて、ギヤボックス１０１内に収容されたＥＣＵがモータ１１５に適切な駆動信号を出力するようになっている。モータ１１５から出力された回転力は、ギヤボックス１０１内のウォームホイール機構等によって減速され、操舵アシスト力としてステアリングシャフト１０５に伝達され、これらの操舵力は不図示のユニバーサルジョイント等を介して、車輪を操舵する操舵機構（不図示）に伝達され、車輪を操舵するようになっている。

図３、４は、本実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置を簡略化して示す斜視図である。図３，４に示すように、ギヤボックス１０１は、ボルト挿通孔（開口）１０１ａを有している。

図５，６は、本実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置１００を車体に組み付ける際の工程を示す図である。ロアブラケット１０３には、溶接等によりボルト１０３ａがコラム１０２の軸線に平行に固定されている。ロアブラケット１０３とアッパブラケット１０４とは、予め車体に組み付けられている。

ここで、電動式パワーステアリング装置１００を、ロアブラケット１０３とアッパブラケット１０４に対して車体のリヤ側に位置させ、図５に示すように、まずロアブラケット１０３のボルト１０３ａを、ギヤボックス１０１のボルト挿通孔１０１ａに挿入する。一旦、ボルト１０３ａをボルト挿通孔１０１ａに挿入すれば、重いモータ１１５が取り付けられている側のギヤボックス１０１の端部はロアブラケット１０３により支持されるので、作業者の負担が軽減される。

続いて、電動式パワーステアリング装置１００を、車体のフロント側に変位させると、アッパブラケット１０４の切欠１０４ｃに、ピン１０２ｂがそれぞれ係合するので、電動式パワーステアリング装置１００は、ロアブラケット１０３とアッパブラケット１０４とにより支持されるため、この時点で作業者は電動式パワーステアリング装置１００を把持する必要がなくなる。

その後、図６に示すように、ボルト１０３ａにナット１０３ｂを係合させて締め上げれば、ロアブラケット１０３に対してギヤボックス１０１が固定される。すると、外力を加えても、切欠１０４ｃからピン１０２ｂが抜け出ることがなく、コラム１０２はアッパブラケット１０４により確実に固定されることとなる。

尚、ステアリングコラムを、ロアブラケット１０３及びアッパブラケット１０４を有する別部材（不図示）に組み付けた後、これらをアッセンブリとして車体に組み込む場合にも、本実施の形態は有効である。かかる場合、ギヤボックス１０１を重力方向下側に向けて、ロアブラケット１０３のボルト１０３ａをボルト挿通孔１０１ａに挿入すると同時に、アッパブラケット１０４の切欠１０４ｃに、ピン１０２ｂを係合させる。これにより、作業工程の削減を図ることができる。

又、図５に示すように、ロアブラケット１０３の取り付け面からアッパブラケット１０４の切欠１０４ｃの末端までの距離をＬ１とし、更にロアブラケット１０３に対するギヤボックス１０１の取り付け面からピン１０２ｂまでの距離をＬ２としたときに、Ｌ１＞Ｌ２とすると好ましい。このような寸法関係にすれば、ボルト１０３ａにナット１０３ｂを係合させて締め上げたときに、ピン１０２ｂが切欠１０２ｃの末端を押圧して、アッパブラケット１０４がロアブラケット１０３に近接するように弾性変形する。これにより、ステアリングコラムをガタなく高剛性で支持できる。

図７は、本実施の形態の変形例にかかる電動式パワーステアリング装置１００を車体に取り付けた状態で示す側面図である。図７に示す変形例においては、アッパブラケット１０４の切欠１０４ｃの長さが長くなっており、電動式パワーステアリング装置１００を車体に固定した状態で、ピン１０２ｂは、切欠１０４ｃの末端まで到達しておらず、即ち末端より入口側に位置する。本変形例によれば、二次衝突時に運転者の体がステアリングホイールに衝突した際に、コラム１０２が衝突エネルギを吸収しながら車両の前方に変位する（コラプスという）際に、切欠１０４ｃとピン１０２ｂとの相対変位が許容されるため、コラプスによるエネルギ吸収効果を有効に発揮できる。

図８は、別な変形例にかかる電動式パワーステアリング装置１００を車体に取り付けた状態で示す側面図である。本変形例においては、図７に示す例に対して、アッパブラケット１０４の切欠１０４ｃを、コラム１０２の軸線に平行ではなく、車両のフロント側（図で左方）に向かうにつれて上方に向かうよう斜めに形成している。ステアリングホイールに付与される衝撃力は、常にステアリングシャフトに平行であるとは限らず、車両の仕様等によっては、図７に示すように斜め上方に付与される場合もある。本変形例によれば、このような方向に衝撃力が付与された場合でも、斜めに形成した切欠１０４ｃによって、アッパブラケット１０４に対してコラム１０２の変位を許容できる。

図９は、変形例にかかる切欠の種々の形状を示す図であり、図１０は、図９の切欠に対応するエネルギ吸収特性を示すグラフである。切欠の形状をチューニングすることで、二次衝突時のエネルギ吸収を補助的に行うこともできる。尚、ここではピン１０２ｂは、直径φＲの円筒状であるものとする。

図９（ａ）の例では、切欠１０４ｃの幅は末端まで（Ｒ−Δ₁）で一様である。かかる場合、ピン１０２ｂは、切欠１０４ｃに対して一定の動摩擦が作用するので、二次衝突時にピン１０２ｂからアッパブラケット１０４に付与される荷重は、図１０（ａ）に示すように一定で、ピン１０２ｂが切欠１０４ｃの末端で底付きした瞬間に高くなる。

図９（ｂ）の例では、切欠１０４ｃの入口近傍の幅は（Ｒ−Δ₁）であるのに対し、奥側の幅は（Ｒ＋Δ₂）である。かかる場合、二次衝突時にピン１０２ｂからアッパブラケット１０４に付与される荷重は、図１０（ｂ）に示すように、切欠１０４ｃの入口側で所定値で、その後ゼロとなり、更にピン１０２ｂが切欠１０４ｃの末端で底付きした瞬間に高くなる。

図９（ｃ）の例では、切欠１０４ｃの入口近傍の幅は（Ｒ−Δ₁）であるのに対し、奥側の幅は（Ｒ−δ）である。δは可変であって、最初はΔ₁より小さいが、その後漸次Δ₁を超えて増大する。かかる場合、二次衝突時にピン１０２ｂからアッパブラケット１０４に付与される荷重は、図１０（ｃ）に示すように、切欠１０４ｃの入口側で所定値で、その後減少した後、切欠１０４ｃの奥に進むにつれて増大する。

図９（ｄ）の例では、切欠１０４ｃの入口近傍の幅は（Ｒ−Δ₁）であるのに対し、奥に向かうにつれて幅が、（Ｒ−Δ₂）、（Ｒ−Δ₁）、（Ｒ−Δ₂）と交互に変化する。かかる場合、二次衝突時にピン１０２ｂからアッパブラケット１０４に付与される荷重は、図１０（ｄ）に示すように、切欠１０４ｃの入口側で所定値で、その後減少した後、再度所定値に戻り、再び減少し、更にピン１０２ｂが切欠１０４ｃの末端で底付きした瞬間に高くなる。

図９（ｅ）の例では、幅（Ｒ−Δ₁）の切欠１０４ｃが、入口を車両前方側に向けて配置されている。かかる場合、二次衝突時にピン１０２ｂからアッパブラケット１０４に付与される荷重は、図１０（ｅ）に示すように、切欠１０４ｃの入口側で所定値で、ピン１０２ｂがアッパブラケット１０４から脱落した後はゼロとなる。

図１１（ａ），図１２（ａ）は、別な実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置１００を車体に組み付ける際の工程を示す図であり、図１１（ｂ），図１２（ｂ）は、図１１（ａ），図１２（ａ）におけるブラケット周辺を拡大して示す図である。

本実施の形態では、ピン１０２ｂ’は、その軸線方向（図で垂直方向）に見て楕円形状をしており、その長径の方向は、コラム１０２に軸線方向に対して傾いている。ここで、ピン１０２ｂ’の長径をＤ１，短径をＤ２，切欠１０４ｃの幅をＷとすると、Ｄ１＞Ｗ＞Ｄ２という関係となる。尚、ピン１０２ｂ’の形状は楕円に限らず、軸線方向に見て長い寸法と短い寸法とを持つ非点対称形状であれば足りる。

組み付け時には、車体側に植設されたボルトＢに対して、アッパブラケット１０４を固定する前に、電動式パワーステアリング装置１００をロアブラケット１０３を介して車体に仮組する。

その後、図１１に示すように、アッパブラケット１０４を傾けながらボルトＢに、取付部１０４ｂのボルト挿通孔１０４ｄ（長孔であると好ましい）を嵌合させ、且つ切欠１０４ｃにピン１０２ｂ’を挿入する。挿入時には、ピン１０２ｂ’の長径の方向が、切欠１０４ｃの長手方向に沿うようになり、従って切欠１０４ｃの側面に、短径の方向（第２の部位）が向くようになるので、切欠１０４ｃに対してピン１０２ｂ’の侵入はスムーズに行われる。

一方、ボルトＢにナットＮを螺合させて締め上げると、取付部１０４ｂが車体に密着することで、アッパブラケット１０４はコラム１０２に対して直交するように起き上がる（図１２参照）。かかる姿勢変化により、ピン１０２ｂ’の長径の方向（第１の部位）が、切欠１０４ｃの側面に接近するようになるので、切欠１０４ｃとピン１０２ｂ’との間に作用する摩擦力（保持力）が高まり、これによりアッパブラケット１０４に対してコラム１０２をガタなく支持することができる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、コラムとアッパコラムの嵌合は、隆起部の接触でなく、一方を楕円断面とした上での接触でも良い。

本実施の形態であるステアリングコラムを含むコラムタイプの電動式パワーステアリング装置１００の斜視図である。 図１の電動式パワーステアリング装置１００をブラケットに取り付けた状態を示す斜視図である。 本実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置を簡略化して示す斜視図である。 本実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置を簡略化して示す斜視図である。 本実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置１００を車体に組み付ける際の工程を示す図である。 本実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置１００を車体に組み付ける際の工程を示す図である。 本実施の形態の変形例にかかる電動式パワーステアリング装置１００を車体に取り付けた状態で示す側面図である。 別な変形例にかかる電動式パワーステアリング装置１００を車体に取り付けた状態で示す側面図である。 変形例にかかる切欠の種々の形状を示す図である。 図９の切欠に対応するエネルギ吸収特性を示すグラフであり、縦軸は荷重であり、横軸はストロークである。 図１１（ａ）は、別な実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置１００を車体に組み付ける際の工程を示す図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）におけるブラケット周辺を拡大して示す図である。 図１２（ａ）は、別な実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置１００を車体に組み付ける際の工程を示す図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）におけるブラケット周辺を拡大して示す図である。

符号の説明

１００ 電動式パワーステアリング装置
１０１ ギヤボックス
１０１ａ ボルト挿通孔
１０２ コラム
１０２ａ 平面部
１０２ｂ、１０２ｂ’ ピン
１０３ ロアブラケット
１０３ａ ボルト
１０３ｂ ナット
１０４ アッパブラケット
１０４ａ 支持部
１０４ｂ 取付部
１０４ｃ 切欠
１０５ ステアリングシャフト
１１５ モータ
Ｂ ボルト
Ｎ ナット

Claims (9)

1. ステアリングシャフトを内包し且つ回転自在に支持するステアリングコラムにおいて，
   重力方向に交差する方向に延在するピンを外周に設けており，前記ピンは板材からなるブラケットを介して車体に保持されることを特徴とするステアリングコラム。
2. 前記ピンは、ハイドロフォーミングによりステアリングコラムと一体に成形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コラム。
3. 前記ピンの近傍に、前記ブラケットに当接する平面を形成した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コラム。
4. 前記ステアリングコラムは、前記車体に取り付けられたボルトに対して嵌合可能な開口を備え、前記ブラケットは切欠を有し，前記開口に前記ボルトを挿通する方向に、前記ステアリングコラムを前記車体に対して相対移動させることにより、前記ピンが前記切欠内に侵入するようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のステアリングコラム。
5. 前記ピンが前記切欠内に侵入する前に、前記ボルトが前記開口に挿通されることを特徴とする請求項４に記載のステアリングコラム。
6. 前記ピンは、軸線方向に見たときに、前記ブラケットの切欠の幅より大きな第１の部位と、前記切欠の幅より小さな第２の部位とを有し、前記切欠に前記ピンを侵入させる際には、前記第２の部位を前記切欠の側面に近接させ、前記ブラケットに前記ステアリングコラムを固定する際は、前記第１の部位を前記切欠の側面に近接させることを特徴とする請求項４又は５に記載のステアリングコラム。
7. 前記ステアリングコラムを前記車体に固定した状態で、前記ピンは、前記ブラケットの切欠の末端を押圧していることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のステアリングコラム。
8. 前記ステアリングコラムを前記車体に固定した状態で、前記ピンは、前記ブラケットの切欠の末端より入口側に配置されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のステアリングコラム。
9. 前記切欠の形状を、部分的に異ならせていることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載のステアリングコラム。

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