JP2013035486A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コラプスストロークを減少させずに減速ギヤボックスの曲げ剛性を高めた構造とし、二次衝突時の衝撃吸収能力を保持し、剛性の安定化を図ることができるステアリング装置を提供する。
【解決手段】減速ギヤボックス２０の車両後方を向く面の一部に、減速ギヤボックスの曲げ剛性を高める曲げ補強部３４を突出して設ける。そして、第１コラム１２ｂが減速ギヤボックスの車両後方を向く面までストロークする際に前記曲げ補強部との干渉を避ける非干渉部３５を、第１コラムの車両前方の端部に設けた。
【選択図】図６

Description

本発明は、ステアリングシャフトに減速ギヤボックス内の減速機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータ、チルト・テレスコ機構及び衝撃吸収機構を備えたステアリング装置に関する。

チルト・テレスコ機構及び衝撃吸収機構を備えた電動パワーステアリング装置として、例えば特許文献１の装置が知られている。
この特許文献１の装置は、ステアリングホイールを車両後方端に装着したステアリングシャフトを、互いにスプライン嵌合したアッパシャフト及びロアシャフトとで構成し、これらアッパシャフト及びロアシャフトの外周を回転自在に支持するステアリングコラムを、テレスコピックに摺動自在に嵌合したロアコラム及びアッパコラム（テレスコ機構を構成する）とで構成している。

そして、ステアリングシャフト及びステアリングコラムは、これらの車両前方側に配置した減速ギヤボックス（特許文献１では後方側輪ハウジング及び前方側ハウジングと称している）のチルト中心回りにチルト揺動できるようになっているとともに（チルト機構を構成する）、アッパコラムの車両前方側に、チルト・テレスコピック用の締付ロック部が設けられている。

前述した減速ギヤボックスには、電動モータから回転力が伝達される減速機構（ウォーム、ウォームホイール）と、ステアリングシャフトに伝達されるトルクを検出するトルクセンサ等の部品が収容されており、電動モータからステアリングシャフトに、トルクセンサが検出したトルクに基づいた操舵補助力が減速機構を介して伝達されるようになっている。

そして、車両の二次衝突時に車両前方への衝撃エネルギが作用すると、アッパコラムが減速ギヤボックスに向かう車両前方へ移動しながら、アッパコラムがロアコラムに対してコラプスして衝撃エネルギを吸収するようになっている。

特開２００６−３６０７７号公報

ところで、近年の電動パワーステアリング装置は、要求仕様の多様化によって、異なる形状のトルクセンサを用いる場合がある。
そのため、それぞれのトルクセンサに対応した複数種類の形状の減速ギヤボックスを形成するが、形状が異なる減速ギヤボックスは曲げ剛性に差異が生じるので、電動パワーステアリング装置全体の剛性が低下するおそれがある。

そこで、全ての種類の減速ギヤボックスの肉厚を増大して形成する、或いは、ハウジング外周に補強部を設けることで曲げ剛性を高めた構造とすることが考えられる。
しかし、上記のように肉厚を増大し、或いは外周に補強部を設けて曲げ剛性を高めた減速ギヤボックスを使用すると、減速ギヤボックスの外周と、この減速ギヤボックスに向かって車両前方に移動するアッパコラムの車両前方端部との間の距離（コラプスストローク）が減少してしまうので、二次衝突時の衝撃吸収能力が低下するおそれがある。

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、コラプスストロークを減少させずに減速ギヤボックスの曲げ剛性を高めた構造とし、二次衝突時の衝撃吸収能力を保持し、剛性の安定化を図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、本発明に係る請求項１記載のステアリング装置は、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトに減速ギヤボックス内の減速機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータとを備え、前記ステアリングコラムを、車両後方に位置する第１コラムと、この第１コラムにコラム軸方向に摺動自在に嵌合されて前記減速ギヤボックスに結合する第２コラムとで構成し、前記第１コラムは、チルト・テレスコ機構を介して車体側部材に支持されており、車両の二次衝突の際に車両前方への衝撃エネルギが作用すると、前記第１コラムが前記減速ギヤボックス側の車両前方側にストロークして前記衝撃エネルギを吸収するようにしたステアリング装置において、前記減速ギヤボックスの車両後方を向く面の一部に、該減速ギヤボックスの曲げ剛性を高める曲げ補強部を突出して設けるとともに、前記第１コラムが前記減速ギヤボックスの車両後方を向く面までストロークする際に前記曲げ補強部との干渉を避ける非干渉部を、当該第１コラムの車両前方の端部に設けた。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のステアリング装置において、前記非干渉部は、前記曲げ補強部を囲み込むように前記第１コラムの車両前方の端部に形成した切欠き凹部である。
さらに、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のステアリング装置において、前記曲げ補強部は、前記減速ギヤボックスの車両後方を向く面に突出して形成した補強リブである。

本発明に係るステアリング装置によれば、減速ギヤボックスの車両後方を向く面の一部に、減速ギヤボックスの曲げ剛性を高める曲げ補強部を突出して設けたことで、ステアリング装置全体の剛性の安定化を図ることができる。
また、二次衝突の際に、第１コラムが減速ギヤボックスの車両後方を向く面までストロークした際に、第１コラムの車両前方の端部に、曲げ補強部との干渉を避ける非干渉部を設けたことで、長いコラスプストロークを得ることができ、二次衝突時の衝撃吸収能力を保持することができる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を車両に適用した場合の斜視図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置を右側から示した側面図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置を構成する減速ギヤボックス、ステアリングコラムを示す分解斜視図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置を構成する減速ギヤボックス、ステアリングコラムが車両前方に衝撃エネルギが作用する前の状態を示す斜視図である。 ステアリングコラムを構成するアウタコラムの形状を示す図である。 車両前方に衝撃エネルギが作用してステアリングコラムを構成するアウタコラムがコラプス移動した状態を示す斜視図である。 減速ギヤボックスを構成する車両後方側ハウジングに形成した補強リブを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
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である。
図１のステアリング装置１０は、車両の水平方向に対して車両後方上がりに所定角度だけ傾斜して配置されており、ステアリングホイール１３に連結された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を介して操舵輪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を介して操舵輪１９を操舵する。
ステアリング装置１０は、図２に示すように、コラム型の電動パワーステアリング装置である。このステアリング装置１０は、ステアリングコラム１２の車両前方端部に減速ギヤボックス２０が一体に形成されており、この減速ギヤボックス２０にモータフランジ２１（図３参照）及び制御コントローラ（不図示）が設けられている。モータフランジ２１には電動モータ２２が装着されており、電動モータ２２と制御コントローラとが電気的に接続される。

制御コントローラは、パワー基板、制御基板（不図示）を備えている。パワー基板は、電動モータ２２を駆動制御するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のパワースイッチング素子で構成されるＨブリッジ回路やこのＨブリッジ回路のパワースイッチング素子を駆動するパルス幅変調回路等のディスクリート部品が実装されている。また、制御基板は、車両に搭載した各種センサからの検出値に基づいて操舵補助電流指令値を算出し、この操舵補助電流指令値と電動モータ２２に出力するモータ電流の検出値とに基づいて電流フィードバック制御を行ってパワー基板のパルス幅変調回路への電圧指令値を算出することにより、電動モータ２２で発生させる操舵補助力を制御するマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）やその周辺機器等のディスクリート部品が実装されている。

ステアリングホイール１３に連結されたステアリングシャフト１１は、図２及び図４に示すように、車両後端にステアリングホイール１３を連結するアッパシャフト１１ａと、このアッパシャフト１１ａとスプライン結合しているロアシャフト（不図示）と、このロアシャフトの車両前端にトーションバー（不図示）を介して連結されている出力軸１１ｄとで構成されている。

ステアリングコラム１２は、図３に示すように、ロアシャフトを軸受（図示せず）を介して回動自在に保持する車両前方に配置したインナコラム１２ａと、インナコラム１２ａが摺動自在に内嵌するように車両後方に配置したアウタコラム１２ｂとの２重管構造である。
そして、ステアリングコラム１２を構成するインナコラム１２ａの車両前方端部に一体化した減速ギヤボックス２０が枢軸（不図示）を介して車体側部材（不図示）に支持されているとともに、アウタコラム１２ｂが位置調整機構２３を介して車体側部材に支持されている。

位置調整機構２３は、図２に示すように、車体側部材に固定され、車幅方向に離間して車両下方に延在する一対の対向側壁部２４ａ，２４ａを備えたチルトブラケット２４と、図３に示すように、アウタコラム１２ｂの車両後方側の車幅方向両側に固定され、一対の対向側壁部２４ａ，２４ａに内側から摺接する一対のコラム側ブラケット２５Ａ，２５Ｂと、図２に示すように、チルトブラケット２４及びコラム側ブラケット２５Ａ，２５Ｂに係合している締付け機構２６とを備えている。

締付け機構２６は、チルトブラケット２４の一対の対向側壁部２４ａ，２４ａに設けたチルト調整用長穴（不図示）及びコラム側ブラケット２５Ａ，２５Ｂの側壁部に設けたテレスコ調整用長穴３２に挿通している締付けロッド２６ａと、締付けロッド２６ａのねじ側に外嵌されている、図示しない固定カムと、可動カム、調整ナットと、可動カムに固定された操作レバー２６ｄとを備えている。

減速ギヤボックス２０は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか１つを例えばダイキャスト成型することにより形成されており、インナコラム１２ａに結合する結合筒部２０ａ１を有する車両後方側ハウジング２０ａと、車両後方側ハウジング２０ａに結合される車両前方側ハウジング２０ｂとが結合ボルト２０ｃにより一体化された部材であり、この内部に、電動モータ２２の駆動軸に連結したウォーム（不図示）と、このウォームに噛合し、ステアリングシャフト１１の出力軸１１ｄに同軸に固定したウォームホイール（不図示）と、トーションバーの捩れ状態を磁気的に検出してアッパシャフト１１ａに伝達された操舵トルクを検出するトルクセンサ（不図示）とが収容されている。

ここで、図４に示すように、減速ギヤボックス２０の車両後方側ハウジング２０ａには、車両後方を向く面の一部に、車両後方に向けて突出する補強リブ３４が形成されている。
この補強リブ３４は、車両後方を向く面の外周側から結合筒部２０ａ１に向かうに従い、車両後方を向く面に結合して徐々に離間するように斜めに立ち上がり、結合筒部２０ａ１の外周に結合する斜板３４ａが形成されており、この補強リブ３４を備えることで、曲げ剛性が強い減速ギヤボックス２０となる。

また、この補強リブ３４に対して車両後方位置で対向するアウタコラム１２ｂの車両前方向端部には、切欠き凹部３５が形成されている。
図４及び図５に示すように、切欠き凹部３５の切欠き幅Ｗａは、補強リブ３４を構成する斜板３４ａの幅Ｗｂより大きく、切欠き凹部３５の切欠き深さＦは、斜板３４ａが車両後方側ハウジング２０ａの車両後方を向く面から最大に立ち上がっている位置までの高さＴよりも大きな値に設定されている。
ここで、本発明に係る減速ギヤボックスの車両後方を向く面は、減速ギヤボックス２０の車両後方側ハウジング２０ａの車両後方を向く面に対応し、本発明に係る第１コラムがアウタコラム１２ｂに対応している。

次に、本実施形態のステアリング装置１０の動作について説明する。
チルト・テレスコ調整を行なう前には、チルトブラケット２４の一対の対向側壁部２４ａ，２４ａが互いに離間する方向に締付け機構２６の操作レバー２６ｄを回動させる。これにより、一対の対向側壁部２４ａ，２４ａに当接しているコラム側ブラケット２５Ａ，２５Ｂの側壁部も互いに離間する方向に移動し、インナコラム１２ａの締付け状態が解除される。

そして、チルト調整を行うには、締付けロッド２６ａをチルトブラケット２４の一対の対向側壁部２４ａ，２４ａに形成したチルト調整用長穴２４ａ１の長軸方向にスライドさせながら、ステアリングコラム１２全体を、減速ギヤボックス２０の枢軸を回転中心として傾動させていく。
また、テレスコ調整を行うには、締付けロッド２６ａをコラム側ブラケット２５Ａ、２５Ｂの側壁部に形成したテレスコ調整用長穴３２にスライドさせながら、アウタコラム１２ｂをコラム軸Ｐ方向に移動させていき、ステアリングホイール１３を車両前後方向の所定位置まで移動する。

そして、チルト調整又はテレスコ調整が完了した後には、チルトブラケット２４の一対の対向側壁部２４ａ，２４ａが互いに近接する方向に締付け機構２６の操作レバー２６ｄを回動させる。これにより、一対の対向側壁部２４ａ，２４ａに当接しているコラム側ブラケット２５Ａ，２５Ｂの側壁部３３も互いに近接する方向に移動し、側壁部に直交した第２固定部３５，３６が、アウタコラム１２ｂの外周を押し付けていく。このため、縮径するように弾性変形したアウタコラム１２ｂがインナコラム１２ａの外周に密接するので、ステアリングコラム１２は、チルト調整及びテレスコ調整が不可能とされて、コラム側ブラケット２５Ａ，２５Ｂ及びチルトブラケット２４を介して車体側部材に固定される。

そして、車両の二次衝突時に車両前方への衝撃エネルギが作用すると、アウタコラム１２ｂはインナコラム１２ａに対してコラプスして、車両前方へ移動しながら衝撃エネルギを吸収する。
ここで、本実施形態は、車両後方側ハウジング２０ａの車両後方を向く面の一部で突出する補強リブ３４と、アウタコラム１２ｂの車両前方向端部に形成した切欠き凹部３５とが車両前後方向位置で対向しており、切欠き凹部３５の切欠き幅Ｗａが補強リブ３４の幅Ｗｂより大きく、切欠き凹部３５の切欠き深さＦが補強リブ３４の最大高さＴよりも大きく設定されている。このため、車両後方側ハウジング２０ａの車両後方を向く面の近くまでコラプスして移動したアウタコラム１ｂは、図６に示すように、切欠き凹部３５が補強リブ３４を囲み込む位置まで移動する。

このように、本実施形態のステアリング装置１０は、アウタコラム１２ｂの車両前方向端部が減速ギヤボックス２０の車両後方側ハウジング２０ａの車両後方を向く面に当接するまで移動可能な長いコラスプストロークＳ（図２参照）を有する装置となる。
本実施形態のステアリング装置１０によると、減速ギヤボックス２０の車両後方側ハウジング２０ａの車両後方を向く面の一部に補強リブ３４を設けているので、減速ギヤボックス２０の曲げ剛性を高めることができ、ステアリング装置全体の剛性の安定化を図ることができる。

また、車両後方側ハウジング２０ａの一部に補強リブ３４を設けただけで減速ギヤボックス２０の曲げ剛性を高めることができるので、ステアリング装置１０の軽量化も図ることができる。
また、減速ギヤボックス２０の曲げ剛性を高めるために車両後方側ハウジング２０ａに設けた補強リブ３４は、アウタコラム１ｂの車両前方端部に設けた切欠き凹部３５に車両前後方向において対向し、車両の二次衝突時にアウタコラム１ｂがコラプスして車両前方に移動すると、切欠き凹部３５が補強リブ３４を囲み込む位置までアウタコラム１ｂが移動し、長いコラスプストロークＳを得ることができるので、二次衝突時の衝撃吸収能力を保持することができる。

したがって、本実施形態は、コラプスストロークＳを減少させずに二次衝突時の衝撃吸収能力を保持し、減速ギヤボックス２０の曲げ剛性を高めた構造としてステアリング装置１０の剛性の安定化を図ることができる。
ここで、減速ギヤボックス２０の曲げ剛性を高めるために車両後方側ハウジング２０ａの車両後方を向く面に設ける部材は、前述した形状の補強リブ３４に限るものではなく、例えば、図７（ａ）に示すように前述した補強リブ３４より細尺な補強リブ３６、図７（ｂ）に示すように開口部３７ａを設けた斜板３７ｂからなる補強リブ３７、図７（ｃ）に示すように互いに平行に延在する一対の細尺の斜板３８ａ，３８ａからなる補強リブ３８であってもよい。

そして、これら補強リブ３６、３７、３８に対応するアウタコラム１２ｂの車両前方端部に設けた切欠き凹部は、その切欠き幅Ｗａが補強リブの幅Ｗｂより大きく、切欠き凹部の切欠き深さＦは補強リブの最大高さＴよりも大きな値に設定されているものである。
なお、上記実施形態では、車両後方側ハウジング２０ａの車両後方を向く面に一つの補強リブ３４，３６〜３８を設けた構造としたが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、車両後方側ハウジング２０ａの車両後方を向く面に２つ以上の補強リブを設け、それらの補強部に対応するように、アウタコラム１２ｂの車両前方端部に複数の切欠き凹部を設ける構造としてもよい。

１０…ステアリング装置、１１…ステアリングシャフト、１１ａ…アッパシャフト、１１ｄ…出力軸、１２…ステアリングコラム、１２ａ…インナコラム、１２ｂ…アウタコラム、１３…ステアリングホイール、１４…ユニバーサルジョイント、１５…中間シャフト、１６…ユニバーサルジョイント、１７…ステアリングギヤ、１８…タイロッド、１９…操舵輪、２０…減速ギヤボックス、２０ａ…車両後方側ハウジング、２０ａ１…結合筒部、２０ｂ…車両前方側ハウジング、２０ｃ…結合ボルト、２１…モータフランジ、２２…電動モータ、２３…位置調整機構、２４…チルトブラケット、２４ａ，２４ａ…対向側壁部、２５Ａ，２５Ｂ…コラム側ブラケット、２６…位置調整機構、２６ａ…ロッド、２６ｄ…操作レバー、３２…テレスコ調整用長穴、３４，３６〜３８…補強リブ、３５…切欠き凹部、Ｗａ…切欠き凹部の切欠き幅、Ｗｂ…補強リブの幅、Ｆ…切欠き凹部の切欠き深さ、Ｔ…補強リブの最大高さ

Claims (3)

1. 操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトに減速ギヤボックス内の減速機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータとを備え、前記ステアリングコラムを、車両後方に位置する第１コラムと、この第１コラムにコラム軸方向に摺動自在に嵌合されて前記減速ギヤボックスに結合する第２コラムとで構成し、前記第１コラムは、チルト・テレスコ機構を介して車体側部材に支持されており、車両の二次衝突の際に車両前方への衝撃エネルギが作用すると、前記第１コラムが前記減速ギヤボックス側の車両前方側にストロークして前記衝撃エネルギを吸収するようにしたステアリング装置において、
   前記減速ギヤボックスの車両後方を向く面の一部に、該減速ギヤボックスの曲げ剛性を高める曲げ補強部を突出して設けるとともに、
   前記第１コラムが前記減速ギヤボックスの車両後方を向く面までストロークする際に前記曲げ補強部との干渉を避ける非干渉部を、当該第１コラムの車両前方の端部に設けたことを特徴とするステアリング装置。
2. 前記非干渉部は、前記曲げ補強部を囲み込むように前記第１コラムの車両前方の端部に形成した切欠き凹部であることを特徴とする請求項１記載のステアリング装置。
3. 前記曲げ補強部は、前記減速ギヤボックスの車両後方を向く面に突出して形成した補強リブであることを特徴とする請求項１又は２記載のステアリング装置。

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