JP2014008881A - 車両用ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キーの取付けが容易に行える車両用ステアリング装置を提供する。
【解決手段】互いに摺動可能に支持できるようにアウターチューブ２１の内周に被摺動面を設けるとともにインナーチューブ２５の外周に摺動面を設け、アウターチューブ２１に長溝２２を軸方向に延びかつ外径方向に幅が狭くならないように貫通して形成し、アウターチューブ２１の外周側より長溝２２に挿入してインナーチューブ２５にキー２６を固定し、長溝２２の幅を、キー２６の幅よりも小さくし、インナーチューブ２５に対しアウターチューブ２１を軸方向に摺動させたときに、キー２６によって長溝２２を拡げるようにした。
【選択図】 図５

Description

本発明は、２次衝突時の衝撃を吸収できるようにした車両用ステアリング装置に関する。

特許文献１に示す車両用ステアリング装置は、ステアリングシャフトをステアリングチューブに挿通し、ステアリングチューブは、大径のアウターチューブおよび小径のインナーチューブを有し、アウターチューブの内周に円周３箇所以上に内径側に向かって幅が狭くなるアウターチューブ突起を設け、インナーチューブに円周３箇所以上に軸方向に延びかつ外径側に向かって幅が拡がるように貫通して長溝を設け、各長溝にアウターチューブ突起を摺接させることによって、インナーチューブに対しアウターチューブを摺動可能に支持する構造となっている。

特許第４６３９８９２号公報

前記アウターチューブ突起および前記長溝によって、アウターチューブのインナーチューブに対する案内支持（テレスコピック調整）および２次衝撃吸収を兼ね備えている。アウターチューブの内周にアウターチューブ突起を設けているので、長溝に合わせてアウターチューブ突起をアウターチューブに取付ける作業が非常に困難である。本発明は上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アウターチューブのインナーチューブに対する案内支持と、２次衝撃吸収を別々に設けることにより、キーの取付けが容易に行えるようにした車両用ステアリング装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、一端にハンドルを連結し他端にインターミディエイトシャフトを回転連結したステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトを挿通するステアリングチューブと、前記ステアリングシャフトおよび前記ステアリングチューブ間に設けられ前記ステアリングシャフトを回転可能に軸承する軸受と、前記ステアリングチューブを車体に固定するブラケットとを備え、前記ステアリングシャフトは、互いに軸方向に伸縮可能にかつ回転伝達可能に連結した第１シャフトおよび第２シャフトを有し、前記ステアリングチューブは、互いに軸方向に摺動可能に支持したアウターチューブおよびインナーチューブを有する車両用ステアリング装置において、
前記アウターチューブは前記インナーチューブに対して大径であり、互いに摺動可能に支持できるようにアウターチューブの内周に被摺動面を設けるとともにインナーチューブの外周に摺動面を設け、前記アウターチューブに長溝を前記軸方向に延びかつ外径方向に幅が狭くならないように貫通して形成し、前記アウターチューブの外周側より前記長溝に挿入して前記インナーチューブにキーを固定し、前記長溝の幅を、前記キーの幅よりも小さくし、前記インナーチューブに対し前記アウターチューブを前記軸方向に摺動させたときに、前記キーによって前記長溝を拡げるようにしたことを特徴とするものである。

この構成によれば、アウターチューブのインナーチューブに対する案内支持と、２次衝撃吸収を別々に設け、アウターチューブに長溝を外径方向に幅が狭くならないように貫通して形成したので、アウターチューブの外周側より長溝に挿入してインナーチューブにキーを固定することができ、キーをインナーチューブに容易に取付けることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記アウターチューブに、前記長溝を挟んで両側に前記軸方向に補助溝を形成し、前記アウターチューブの前記長溝および前記補助溝間を、前記キーによって前記長溝を拡げたときに変形する変形部としたことを特徴とするものである。

この構成によれば、変形部の曲げにより長溝を拡げることが容易となり、長溝の幅の精度をラフにできる。

請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記変形部の前記長溝および前記補助溝間の幅を、前記キーから離れるに従って大きくし、前記キーから離れるに従って前記変形部を変形しにくくしたことを特徴とするものである。

この構成によれば、変形部の曲げにより長溝を拡げることが容易となり、長溝の幅の精度をよりラフにできる。長溝に対するキーの位置に応じて吸収できる荷重を自由に変えることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３において、前記アウターチューブに、前記長溝および前記補助溝を前記インナーチューブ側の端で連通する連通溝を形成し、前記変形部をインナーチューブと反対側の端で前記アウターチューブと一体化する片持ち支持にしたことを特徴とするものである。

この構成によれば、インナーチューブに対しアウターチューブが軸方向へ移動するにつれて、吸収できる荷重を上げることができる。また、長溝に対するキーの位置に応じて吸収できる荷重をより自由に変えることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記ブラケットは、前記アウターチューブを前記車体に取付けるアッパーブラケットと、前記インナーチューブを前記車体に取付けるロアーブラケットとを有し、前記アッパーブラケットおよび前記車体間に、前記インナーチューブに対し前記アウターチューブを前記軸方向に摺動させたときのみ、前記車体に対し前記アッパーブラケットを離脱させる離脱装置を設け、この離脱装置に前記アウターチューブにかかる２次衝撃荷重を吸収する機能を有することを特徴とするものである。

この構成によれば、２次衝突時にアウターチューブをインナーチューブ側へ移動させて運転手の居住空間を確保できる。

本発明によれば、アウターチューブのインナーチューブに対する案内支持と、２次衝撃吸収を別々に設け、アウターチューブに長溝を外径方向に幅が狭くならないように貫通して形成したので、アウターチューブの外周側より長溝に挿入してインナーチューブにキーを固定することができ、キーをインナーチューブに容易に取付けることができる。

本発明の一実施形態における車両用ステアリング装置の側面図 本発明の一実施形態における車両用ステアリング装置の側面断面図 本発明の一実施形態における図１のＡ−Ａ線断面図 本発明の一実施形態における図１のＢ矢視図 本発明の一実施形態における図１のＣ矢視図 本発明の一実施形態におけるステアリングチューブの一部拡大斜視図

本発明の実施形態を、図１乃至図５にもとづいて説明する。図１は、車両用ステアリング装置の側面図、図２は、車両用ステアリング装置の側面断面図、図３は、図１のＡ−Ａ線断面図、図４は、図１のＢ矢視図、図５は、図１のＣ矢視図、図６は、ステアリングチューブの一部拡大斜視図である。

図１乃至図３に示すように、車両用ステアリング装置１０は、ステアリングチューブ２０と、ステアリングチューブ２０に挿通されるステアリングシャフト３０と、ステアリングチューブ２０およびステアリングシャフト３０間に設けられステアリングチューブ２０に対しステアリングシャフト３０を回転可能に支持する転がり軸受２４と、ステアリングチューブ２０を車体９０に取付けるブラケット４０、９５とを有する。

前記ステアリングチューブ２０は、ハンドル側のアウターチューブ２１と、後述するギヤハウジング１１側のインナーチューブ２５とからなる。アウターチューブ２１の内周に被摺動面２１ａが形成され、インナーチューブ２５の外周に摺動面２５ａが形成され、被摺動面２１ａに摺動面２５ａを嵌合させることによって、アウターチューブ２１はインナーチューブ２５に対し摺動可能に支持される。

前記ステアリングシャフト３０は、ハンドル側のアウターシャフト３１と、後述するギヤハウジング１１側のインナーシャフト３５とからなり、アウターシャフト３１の内周およびインナーシャフト３５の外周にセレーション３２、３６が形成され、このセレーション３２、３６によってアウターシャフト３１およびインナーシャフト３５が互いに軸方向に伸縮可能にかつ回転伝達可能に連結される。

転がり軸受２４は、アウターチューブ２１およびアウターシャフト３１間に設けられ、アウターチューブ２１に対しアウターシャフト３１が回転可能に支持される。

ステアリングシャフト３０の一端には図略のハンドルが連結され、ステアリングチューブ２０のハンドルと反対側の他端にはギヤハウジング１１が一体的に形成されている。

前記ギヤハウジング１１には、回転軸１５、減速機構、トルクセンサが内蔵され、回転軸１５は、ギヤハウジング１１に図略の転がり軸受を介して回転可能に軸承されている。

回転軸１５の一端はインナーシャフト３５に連結され、インナーシャフト３５は回転軸１５および図略の転がり軸受を介してギヤハウジング１１に回転可能に軸承される。回転軸の他端は図略のインターミディエイトシャフトに連結されている。インターミディエイトシャフトは、さらに図略のピニオンシャフト、ラックシャフトを介してタイヤに連結されている。

前記減速機構として、ウォームホィールとウォームギヤが使用されており、ギヤハウジング１１に取付けられた電動モータ８０の回転は、前記ウォームギヤと前記ウォームホィールを介して回転軸１５に減速して伝えられ、ハンドルの操舵を電動モータ８０でパワーアシストする。

前記ギヤハウジング１１には、支持ブラケット１８を介してコントロールボックス８５が固定され、前記トルクセンサの信号は図略の信号用ケーブルを介してコントロールボックス８５に送られるようになっている。コントロールボックス８５と電動モータ８０は図略のパワーケーブルを介して接続され、トルクに応じた電圧が電動モータ８０に供給されるようになっている。すなわち、ハンドルの操舵をトルクセンサで感知し、トルクに応じたパワーアシストが電動モータ８０によって得られる。

前記ブラケット４０、９５は、アウターチューブ２１を車体９０に取付けるアッパーブラケット４０と、インナーチューブ２５をギヤハウジング１１を介して車体に取付けるロアーブラケット９５とを有する。

ロアーブラケット９５は、図略の固定ボルトを介して車体に固定され、図略の軸支ボルトを介して旋回連結部１３に水平軸線回りに旋回可能に連結されている。旋回連結部１３は、ステアリングチューブ２０と反対側へ突出するような形でギヤハウジング１１に一体形成され、二股形状に形成されている。こうして、ステアリングチューブ２０は、車体に対し水平軸線回りに旋回可能に軸支される。ロアーブラケット９５、軸支ボルトおよび旋回連結部１３により、ステアリングチューブ２０を旋回可能に支持する旋回支持機構が構成される。

図３および図４に示すように、アッパーブラケット４０は、離脱装置を介して車体９０に固定され、ロック機構を介してアウターチューブ２１に連結されている。離脱装置によって、２次衝撃荷重がかかるまでは、アッパーブラケット４０を車体９０に固定でき、ハンドルに２次衝撃荷重がかかると、アッパーブラケット４０を車体９０から離脱させることができる。ロック機構によって、ステアリングチューブ２０は水平軸線回りの任意の旋回位置に固定できる。すなわち、ロック機構は、ハンドルの高さを調整するチルト調整に使用されるものである。

離脱装置は、アッパーブラケット４０の後述する取付け溝４２に嵌め込まれるカプセル５５と、カプセル５５および車体９０に挿通されこれらを互いに締結するボルト９１およびナット９２とを有する。ハンドルに２次衝撃荷重がかかると、アッパーブラケット４０およびカプセル５５の連結が解除され、アッパーブラケット４０の取付け溝４２からカプセル５５が離脱するようになっている。

カプセル５５は、後述する取付け４１を上下に挟み込む平板部と、上下の平板部をハンドル側で連結する連結部と、上の平板部を連結するとともに取付け溝４２に嵌め込まれる円筒部５７とからなっている。円筒部５７にボルト９１の軸部が挿通される。上の平板部には、円筒部５７を挟んで左右両側で取付け板４１側へ湾曲させた弾性部５６が形成されている。固定ボルト９１の頭部およびナット９２で平板部を介して弾性部５６を圧縮することによって、下の平板部および取付け板４１間、弾性部５６および取付け板４１間に静摩擦力が発生し、カプセル５５が取付け板４１から離脱するのを阻止する。

アッパーブラケット４０は、水平方向に延びる取付け板４１と、この取付け板４１に溶接等により固定された断面コの字形の支持板４５と、支持板４５の内側に配置される断面コの字形のディスタンスブラケット５０とからなっている。ディスタンスブラケット５０の両端は、ステアリングチューブ２０に溶接等により固定されている。取付け板４１には、アウターチューブ２１を挟んで左右両側に、ハンドル側を切欠いた取付け溝４２が形成されている。

前記ロック機構は、ハンドルの高さを調整するチルト調整時に使用するものであり、支持板４５に対しディスタンスブラケット５０を任意の位置で固定するものである。ロック機構は、締付けボルト６０、ナット６５、カム機構、レバー７０を有する。

締付けボルト６０は、頭部６１、規制部、軸部６３、ネジ部６４が順に形成され、頭部６１および規制部が軸部６３に対し外径方向へ突出している。規制部には、後述する長穴４６に係合する二面取り面６２が形成され、ネジ部６４にはナット６５が螺合されている。頭部６１、規制部、軸部６３、ネジ部６４は、切削等により一体的に形成されている。

ディスタンスブラケット５０には締付けボルト６０の軸部６３を挿通する挿通穴が形成され、支持板４５には締付けボルト６０および後述するカム機構の回転を規制する長穴４６、４７が、ロアーブラケット９５に対する旋回連結部１３の旋回軸線、すなわち水平軸線を中心とする円弧状に形成されている。

カム機構は、規制カム７５と、可動カム７１を有する。可動カム７１は、軸部６３に回転可能に軸承されている。可動カム７１には、レバー７０が嵌合固定され、規制カム７５が回転可能に軸承されている。

規制カム７５の外周には、規制部の二面取り面６２と同様な図略の二面取り面が形成されている。規制カム７５の二面取り面が長穴４７に摺接することにより、規制カム７５の回転が規制され、ステアリングチューブ２０の旋回位置が変えられるようになっている。

規制カム７５および可動カム７１の対向する面には、軸方向に突出したカム面が形成され、規制カム７５に対し可動カム７１を回転させると、カム面に倣って規制カム７５および可動カム７１が互いに軸方向に接近離間するようになっている。

チルト機構は、旋回支持機構、ロック機構、挿通穴および長穴４６、４７からなり、ハンドルの高さを調整することができる。

図３および図６にもとづいて、２次衝撃吸収機能について説明する。アウターチューブ２１には、長溝２２が軸方向に形成され、長溝２２を挟んで両側に補助溝２３が軸方向に形成されている。またアウターチューブ２１には、長溝２２および補助溝２３をインナーチューブ２５側の端で繋ぐ連通溝２３ａが円周方向に形成されている。長溝２２、補助溝２３および連通溝２３ａは、アウターチューブ２１の外径方向に幅が狭くならないように貫通して形成されている。長溝２３は、軸方向に同一の幅を有し、補助溝２３は、インナーチューブ２５側において広い幅を有し、ハンドル側において狭い幅を有し、中間において漸減する幅を有する。長溝２２、補助溝２３および連通溝２３ａで囲まれた部分が変形部２３ｂであり、変形部２３ｂは、ハンドル側でアウターチューブ２１に片持ち支持され一体化している。

長溝２２のインナーチューブ２５側の端にキー２６が、アウターチューブ２１の外周側から挿入され、キー２６によって長溝２２の幅を拡げるとともに、キー２６の一部がインナーチューブ２５の穴に圧入固定されている。キー２６のハンドル側の端面は、長溝２２の幅を拡げやすいように円弧状の面を有する。長溝２２は、キー２６よりも若干狭い幅を有し、インナーチューブ２５に対しアウターチューブ２１が軸方向に移動すると、長溝２２の幅が拡がる方向に、変形部２３ｂが折れ曲り変形する。長溝２３は、外径側に向かって幅が狭くならない形状を有しているので、アウターチューブ２１の外周側から長溝２３を挿入することができ、キー２６の取付け作業が容易に行える。

キー２６が長溝２２のハンドル側へ移動するにつれて、変形部２３ｂのキー２６との接触位置から片持ち支持位置までのモーメント長さが減少するので、曲げ強さが増加する。また、変形部２３ｂの幅が増加するので、さらに曲げ強さが増加する。

次に上述した構成にもとづいて、組付け動作を説明する。

車体に固定ボルトを介してロアーブラケット９５を固定し、ロアーブラケット９５に軸支ボルトを介して旋回連結部１３を水平軸線回りに旋回可能に連結する。取付け板４１の取付け溝４２にカプセル５５を嵌め込み、車体９０およびカプセル５５にボルト９１を挿通し、ボルト９１のネジ部にナット９２を螺合させ、車体９０およびカプセル５５を締結する。こうして、車両用ステアリング装置１０は、車体９０に取付けられる。

続いて、ハンドルの高さを変えるチルト調整動作について説明する。

レバー７０とともに可動カム７１を一方向に回すと、カム面によって、規制カム７５および可動カム７１が互いに軸方向に接近し、頭部６１およびナット６５によるディスタンスブラケット５０を支持板４５で締め付けようとする力が弱まり、ステアリングチューブ２０を水平軸線回りに旋回することができる。

ステアリングチューブ２０を任意の位置で固定するときは、レバー７０とともに可動カム７１を他方向に回す。この結果、カム面によって、規制カム７５および可動カム７１が互いに軸方向に離間し、頭部６１およびナット６５によるディスタンスブラケット５０を支持板４５で締め付けようとする力が強まり、ディスタンスブラケット５０および支持板４５間に摩擦力が発生する。

ハンドルに２次衝撃荷重が作用したときの動作を説明する。
運転手がハンドルにぶつかることによる２次衝撃荷重は、アウターチューブ２１を介してキー２６に作用するとともに、アウターチューブ２１、ディスタンスブラケット５０、支持板４５を介して取付け板４１に作用する。キー２６に長溝２２を押し当てながら、インナーチューブ２５に対してアウターチューブ２１が軸方向へ移動することにより、キー２６により長溝２２の幅を広げられ、変形部２３ｂが片持ち支持位置を中心に曲げ変形する。下の平板部５９および取付け板４１間の静摩擦力、弾性部５６ａおよび取付け板４１間の静摩擦力に打ち勝って、カプセル５５が取付け板４１から離脱する。

２次衝撃荷重の吸収が十分でなく継続してかかる場合は、キー２６に長溝２２を押し当てながら、インナーチューブ２５に対してアウターチューブ２１がさらに軸方向へ移動することにより、キー２６により長溝２２の幅を広げられ、変形部２３ｂが片持ち支持位置を中心にさらに曲げ変形する。キー２６が長溝２２のハンドル側へ移動するにつれて、変形部２３ｂのキー２６との接触位置から片持ち支持位置までのモーメント長さが減少するので、曲げ強さが増加する。また、変形部２３ｂの幅が増加するので、さらに曲げ強さが増加する。このように吸収可能な荷重が増加する構造となっており、キー２６が長溝２２にある範囲内で、２次衝撃荷重を十分に吸収できる。長溝２２の全長さにかけて２次衝撃荷重を吸収する構造となっているため、運転手に与えるダメージを和らげることができる。

他の実施形態として、補助溝２３および連通溝２３ａが無い場合は、アウターチューブ２１の材料そのものの圧縮によって、長溝２２の幅を拡げることとなる。構造が簡単ではあるが、長溝２２の幅の精度が要求される。

他の実施形態として、連通溝２３ａが無い場合は、変形部２３ｂは両持ち支持となる。アウターチューブ２１の材料そのものの圧縮、変形部２３ｂの曲げ変形によって、長溝２２の幅を拡げることとなる。補助溝２３および連通溝２３ａが無い場合に比べて、構造が少し複雑となるが、長溝２２の幅の精度がラフとなる。

上述した実施形態のように、補助溝２３および連通溝２３ａが有る場合は、変形部２３ｂは片持ち支持となる。アウターチューブ２１の材料そのものの圧縮、変形部２３ｂの曲げ変形によって、長溝２２の幅を拡げることとなる。連通溝２３ａが無い場合に比べて、構造が少し複雑となるが、長溝２２の幅の精度がラフとなる。長溝２２に対するキー２６の位置に応じて吸収できる荷重を自由に変えられる。

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

上述した実施形態は、アウターチューブ２１の被摺動面２１ａにインナーチューブ２５の摺動面２５ａを嵌合させることによって、アウターチューブ２１をインナーチューブ２５に対し摺動可能に支持させた。他の実施形態として、アウターチューブ２１の内周に樹脂シートを貼り付け、この樹脂シートを介してアウターチューブ２１をインナーチューブ２５に対し摺動可能に支持させても良い。

上述した実施形態は、テレスコピック調整を有しなく、チルト調整を有する車両用ステアリング装置に、長溝２２およびキー２６を適用した。他の実施形態として、テレスコピック調整およびチルト調整を有しない車両用ステアリング装置に長溝２２およびキー２６を適用しても良い。

２０：ステアリングチューブ、２１：アウターチューブ、２１ａ：被摺動面、２２：長溝、２３：補助溝、２３ａ：連通溝、２３ｂ：変形部、２４：転がり軸受、２５：インナーチューブ、２５ａ：摺動面、２６：キー、３０：ステアリングシャフト、３１：アウターシャフト（第１シャフト）、３５：インナーシャフト（第２シャフト）、４０：アッパーブラケット、５５：カプセル（離脱装置）、９０：車体、９５：ロアーブラケット

Claims (5)

1. 一端にハンドルを連結し他端にインターミディエイトシャフトを回転連結したステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトを挿通するステアリングチューブと、前記ステアリングシャフトおよび前記ステアリングチューブ間に設けられ前記ステアリングシャフトを回転可能に軸承する軸受と、前記ステアリングチューブを車体に固定するブラケットとを備え、
   前記ステアリングシャフトは、互いに軸方向に伸縮可能にかつ回転伝達可能に連結した第１シャフトおよび第２シャフトを有し、前記ステアリングチューブは、互いに軸方向に摺動可能に支持したアウターチューブおよびインナーチューブを有する車両用ステアリング装置において、
   前記アウターチューブは前記インナーチューブに対して大径であり、互いに摺動可能に支持できるようにアウターチューブの内周に被摺動面を設けるとともにインナーチューブの外周に摺動面を設け、前記アウターチューブに長溝を前記軸方向に延びかつ外径方向に幅が狭くならないように貫通して形成し、前記アウターチューブの外周側より前記長溝に挿入して前記インナーチューブにキーを固定し、前記長溝の幅を、前記キーの幅よりも小さくし、前記インナーチューブに対し前記アウターチューブを前記軸方向に摺動させたときに、前記キーによって前記長溝を拡げるようにしたことを特徴とする車両用ステアリング装置。
2. 前記アウターチューブに、前記長溝を挟んで両側に前記軸方向に補助溝を形成し、前記アウターチューブの前記長溝および前記補助溝間を、前記キーによって前記長溝を拡げたときに変形する変形部としたことを特徴とする請求項１に記載の車両用ステアリング装置。
3. 前記変形部の前記長溝および前記補助溝間の幅を、前記キーから離れるに従って大きくし、前記キーから離れるに従って前記変形部を変形しにくくしたことを特徴とする請求項１に記載の車両用ステアリング装置。
4. 前記アウターチューブに、前記長溝および前記補助溝を前記インナーチューブ側の端で連通する連通溝を形成し、前記変形部をインナーチューブと反対側の端で前記アウターチューブと一体化する片持ち支持にしたことを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用ステアリング装置。
5. 前記ブラケットは、前記アウターチューブを前記車体に取付けるアッパーブラケットと、前記インナーチューブを前記車体に取付けるロアーブラケットとを有し、前記アッパーブラケットおよび前記車体間に、前記インナーチューブに対し前記アウターチューブを前記軸方向に摺動させたときのみ、前記車体に対し前記アッパーブラケットを離脱させる離脱装置を設け、この離脱装置に前記アウターチューブにかかる２次衝撃荷重を吸収する機能を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車両用ステアリング装置。

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