JP2014051129A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造時に作業者の熟練を要しない衝撃吸収機構を備えるステアリング装置を提供する。
【解決手段】衝撃吸収機構４０を備えるステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１を回転自在に支持するアッパコラムチューブ２１と、車体に固定され、アッパコラムチューブ２１と相対移動可能なロアコラムチューブ２２と、アッパコラムチューブ２１に連結され、ステアリングホイール８側に切り欠き３５ａを有するブラケット３５と、車体に固定されるとともに切り欠き３５ａと係合するカプセル３４と、を備え、衝撃吸収機構４０は、ブラケット３５に嵌め込まれるブラケット固定部４１と、カプセル３４に嵌め込まれるカプセル固定部４２と、ブラケット固定部４１とカプセル固定部４２とを接続しブラケット３５とカプセル３４とが相対移動することで破断する破断部４３と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されるステアリング装置に関する。

従来のステアリング装置として、特許文献１には、車両衝突時に運転者がステアリングホイールに衝突することによって生じる衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収機構を備えるステアリング装置が開示されている。

このステアリング装置は、アッパーコラムを車体に取り付けるブラケットと、ブラケットのフランジ部に圧入されるカプセルと、を備える。カプセルにはボルト穴が設けられ、ボルト穴にボルトを挿通することでカプセルが車体に固定される。また、ブラケット及びカプセルには互いに対向する位置に貫通孔が設けられ、この貫通孔に樹脂を射出成型して樹脂ピンが形成される。ブラケットは、この樹脂ピンによってカプセルに固定される。

車両衝突時、運転者がステアリングホイールに衝突してブラケットがカプセルに対してスライドする方向に衝撃が加わると、樹脂ピンが破断して衝撃エネルギーが吸収される。

特開２００９−１５４８１７号公報

しかし、上記従来の技術では、貫通孔において樹脂ピンを射出成型する際に、樹脂の量及び圧力を調整する必要があるので作業者の熟練を要する。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、車両衝突時の衝撃を吸収可能としながら製造時に作業者の熟練を要しない衝撃吸収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。

本発明は、ステアリングホイールを通じてステアリングシャフトに加わる衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収機構を備えるステアリング装置であって、ステアリングシャフトを回転自在に支持するアッパコラムチューブと、車体に固定され、アッパコラムチューブと相対移動可能なロアコラムチューブと、アッパコラムチューブに連結され、ステアリングホイール側に切り欠きを有するブラケットと、車体に固定されるとともに切り欠きと係合するカプセルと、を備え、衝撃吸収機構は、ブラケットに嵌め込まれて一体的に固定されるブラケット固定部と、カプセルに嵌め込まれて一体的に固定されるカプセル固定部と、ブラケット固定部とカプセル固定部とを接続しブラケットとカプセルとが相対移動することで破断する破断部と、を有する、ことを特徴とする。

本発明によれば、車両衝突時に破断することで衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収機構を、ブラケット及びカプセルに嵌め込むだけで装着することができるので、作業者の熟練を要することなく衝撃吸収機構を備えるステアリング装置を製造することができる。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の平面図である。 本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の側面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 衝撃吸収機構の平面図である。 衝撃吸収機構を軸方向から見た場合の側面図である。 本発明の他の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の断面図である。 図６ＡにおけるＣ−Ｃ断面を示す断面図である。

図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

以下では、本発明の実施形態として電動パワーステアリング装置１００を例にとって説明する。

まず、図１〜図３を参照して、電動パワーステアリング装置１００の全体構成について説明する。

電動パワーステアリング装置１００は、ドライバーがステアリングホイール８に加える操舵力を電動モータ１３の回転トルクにて補助する装置である。

電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール８が連結されるステアリングシャフト１と、内部を挿通するステアリングシャフト１を回転自在に支持するステアリングコラム２と、トーションバー（図示せず）を介してステアリングシャフト１と連結される出力シャフト４と、を備える。

出力シャフト４は、ユニバーサルジョイント、ピニオン、ラック等を介して車輪に連結される。ドライバーがステアリングホイール８を操舵することによって、ラックが軸方向に移動して車輪の向きが変化する。なお、以下では、ステアリングホイール８側を上方、車輪側を下方として説明する。

電動モータ１３の回転トルクは、ギヤケース３２に収容される減速機を介して出力シャフト４に補助トルクとして付与される。電動モータ１３は、ステアリングホイール８に加わる操舵力を検出するトルクセンサの検出結果に基づいて制御される。トルクセンサはセンサケース３１に収容される。

ステアリングシャフト１は、上端部にステアリングホイール８が連結される略円筒状のアッパシャフト１１と、アッパシャフト１１と同軸的に接続され、下部側がトーションバーを介して出力シャフト４に連結される略円筒状のロアシャフト１２と、からなる。ロアシャフト１２の上部側はアッパシャフト１１の中空部に挿入され、両者はセレーション結合される。アッパシャフト１１とロアシャフト１２は、セレーション結合によって、一体回転可能でかつ軸方向に相対移動可能に接続される。

ステアリングコラム２は、軸受２３を介してアッパシャフト１１を回転自在に支持する略円筒状のアッパコラムチューブ２１と、アッパコラムチューブ２１と同軸的に配置され、下端部がセンサケース３１に固定される略円筒状のロアコラムチューブ２２と、からなる。アッパコラムチューブ２１の下部側にはロアコラムチューブ２２の上部側が挿入され、両者は軸方向に相対移動可能である。アッパシャフト１１とアッパコラムチューブ２１は、軸受２３によって軸方向の相対移動が規制されている。センサケース３１の上端部には、他の部位よりも小径な筒状の小径部３１ａが形成され、小径部３１ａの外周面にロアコラムチューブ２２の下端部の内周面が圧入される。

出力シャフト４は、ギヤケース３２に軸受１６を介して回転自在に支持される。

電動パワーステアリング装置１００は、車体に固定されると共にステアリングコラム２を支持するアッパ固定ブラケット３３と、車体に固定されると共に一対のアーム３８ａ，３８ｂを介してギヤケース３２を揺動可能に支持するロア固定ブラケット（図示せず）と、を介して車体に取り付けられる。

電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール８がドライバーから見て上下方向（図２に示す実線矢印の方向）に移動するようにステアリングコラム２を一対のアーム３８ａ，３８ｂを中心に揺動可能とするチルト機構と、ステアリングホイール８がドライバーから見て前後方向（図２に示す点線矢印の方向）に移動するようにステアリングコラム２を伸縮可能とするテレスコピック機構と、ステアリングコラム２の揺動及び伸縮の規制とその規制の解除とを切り換え可能な解除機構と、を備える。

以下では、チルト機構、テレスコピック機構、及び解除機構について説明する。

アッパコラムチューブ２１には、外周を囲むようにコラムブラケット５１が固定される。コラムブラケット５１は、アッパ固定ブラケット３３に固定された支持ブラケット５２に支持され、支持ブラケット５２に対して移動可能なようにガイドピン５３によって連結される。

支持ブラケット５２は、コラムブラケット５１の両側壁５１ａを挟むように延びる一対の側壁５２ａを有する。ガイドピン５３は、支持ブラケット５２の両側壁５２ａとコラムブラケット５１の両側壁５１ａとを貫通して設けられる。支持ブラケット５２の両側壁５２ａには、ガイドピン５３の移動をガイドするガイド穴５２ｂが形成される。ガイド穴５２ｂはステアリングコラム２の軸方向に対して略直交する方向に形成される。ガイドピン５３がガイド穴５２ｂに沿って移動することによって、コラムブラケット５１が支持ブラケット５２の両側壁５２ａの内周面に沿って移動する。これにより、ステアリングコラム２が一対のアーム３８ａ，３８ｂを中心に揺動し、ステアリングホイール８はドライバーから見て上下方向に移動する。

また、コラムブラケット５１の両側壁５１ａには、ガイドピン５３の移動をガイドするガイド穴５１ｂ（図３参照）がステアリングコラム２の軸方向に沿って形成される。ガイドピン５３がガイド穴５１ｂに沿って移動することによって、コラムブラケット５１が支持ブラケット５２の両側壁５２ａの内周面に沿って移動する。これにより、アッパコラムチューブ２１がアッパシャフト１１と共に軸方向へ移動し、ステアリングホイール８はドライバーから見て前後方向に移動する。

ガイドピン５３には、ドライバーが運転席にて操作可能な操作レバー３７が回転自在に取り付けられる。操作レバー３７を操作することによって、支持ブラケット５２の両側壁５２ａによるコラムブラケット５１の両側壁５１ａの締め付けとその解除が行われる。具体的には、操作レバー３７の操作に伴って回転するカムの作用によって締め付けとその解除が行われる。

操作レバー３７が締め付け位置にある場合には、コラムブラケット５１の両側壁５１ａが支持ブラケット５２の両側壁５２ａによって締め付けられた状態となり、支持ブラケット５２に対するコラムブラケット５１の移動が規制されるため、ステアリングコラム２の揺動及び伸縮が規制される。一方、操作レバー３７が開放位置にある場合には、支持ブラケット５２の両側壁５２ａによるコラムブラケット５１の両側壁５１ａの締め付けが解除された状態となり、支持ブラケット５２に対するコラムブラケット５１の移動が可能となるため、ステアリングコラム２の揺動及び伸縮の規制が解除される。

図１及び図２に示すように、アッパ固定ブラケット３３は、車体に固定される一対のカプセル３４と、一対のカプセル３４に支持されると共に支持ブラケット５２が結合されたブラケット３５と、カプセル３４とブラケット３５とのアッパコラムチューブ２１の軸方向への相対移動を規制する樹脂製の衝撃吸収機構４０と、からなる。

ブラケット３５には、ステアリングホイール８側に開口し、カプセル３４に係合する切り欠き３５ａが形成される。カプセル３４の両側面には、切り欠き３５ａと係合する係合溝３４ａが形成される。カプセル３４を開口側から切り欠き３５ａにスライドさせて嵌め込むとブラケット３５がカプセル３４によって挟持され、ブラケット３５とカプセル３４とはアッパコラムチューブ２１の軸に垂直な方向への相対移動が規制される。

カプセル３４はさらに、カプセル３４を車体に固定するボルトが挿通する挿通孔３４ｂと、挿通孔３４ｂの外縁に沿って車体側に隆起した隆起部３４ｃと、を有する。挿通孔３４ｂ及び隆起部３４ｃは、カプセル３４のほぼ中央に形成される。さらにブラケット３５には、アッパコラムチューブ２１の上方（図２の上方向）に下方へと窪んだ凹部３５ｂが形成される。

次に、衝撃吸収機構４０について説明する。図４は、図１におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図であり、ブラケット、カプセル及び衝撃吸収機構以外の部材については省略して示している。図５Ａは、衝撃吸収機構４０の平面図である。図５Ｂは、衝撃吸収機構４０をアッパコラムチューブ２１の軸方向から見た場合の側面図である。

衝撃吸収機構４０は、ブラケット３５の凹部３５ｂに嵌め込まれる凸部４１ａを有するブラケット固定部４１と、内周がカプセル３４の隆起部３４ｃの外周と嵌合する貫通孔４２ａを有する一対のカプセル固定部４２と、ブラケット固定部４１とカプセル固定部４２とを接続する破断部４３と、を有し、樹脂によって一体成形される。

ブラケット固定部４１はブラケット３５に一体的に固定され、カプセル固定部４２はカプセル３４に一体的に固定される。なお、図５Ａでは、破断部４３は、カプセル固定部４２とブラケット固定部４１とを接続する３本の細片として例示しているが、本数はこれに限らず、所望の破断強度に応じて適宜設定可能である。

衝撃吸収機構４０をブラケット３５及びカプセル３４上に嵌め込むと、衝撃吸収機構４０は、一方のカプセル３４からブラケット３５を介して他方のカプセル３４までに亘って配置されるので、アッパコラムチューブ２１の軸方向への相対移動が規制される。

車両衝突時にステアリングホイール８を通じてステアリングシャフト１に過大な荷重が作用した場合、アッパシャフト１１及びアッパコラムチューブ２１が一体的に軸方向に移動し、ガイドピン５３がガイド穴５１ｂの終端（テレスコピック調整機構のストローク端）に当接するまで移動する。さらに、上記荷重がアッパコラムチューブ２１からコラムブラケット５１、支持ブラケット５２を介してブラケット３５に作用する。ブラケット３５に荷重が作用すると、ブラケット３５がカプセル３４から抜ける方向、すなわちステアリングホイール８とは反対方向へ移動しようとする。このとき、カプセル３４に固定されているカプセル固定部４２とブラケット３５に固定されているブラケット固定部４１とが相対移動して破断部４３が破断する。これにより、車両衝突時にステアリングホイール８に過大な荷重が作用した場合に、アッパコラムチューブ２１及びアッパシャフト１１が車体に対して移動し、アッパシャフト１１に加わる衝撃エネルギーが吸収される。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

車両衝突時に破断することで衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収機構４０が、ブラケット３５に嵌め込まれるブラケット固定部４１と、カプセル３４に嵌め込まれるカプセル固定部４２と、ブラケット固定部４１とカプセル固定部４２とを接続する破断部４３と、を有する。これにより、衝撃吸収機構４０をブラケット３５及びカプセル３４に嵌め込むだけで容易に装着することができるので、作業者の熟練を要することなく衝撃吸収機構４０を備える電動パワーステアリング装置１００を製造することができる。

さらに、カプセル３４の隆起部３４ｃにカプセル固定部４２の貫通孔４２ａを嵌め込むことでカプセル固定部４２をカプセル３４に固定するので、簡易な構造で衝撃吸収機構４０をカプセル３４に固定することができるとともに、カプセル固定部４２はカプセル３４を車体に固定するボルトによって共に固定されるのでカプセル固定部４２の脱落をより確実に防止することができる。

さらに、衝撃吸収機構４０は樹脂製であり、ブラケット固定部４１、カプセル固定部４２及び破断部４３が一体成形されるので、衝撃吸収機構４０の製造コストを抑制することができる。

さらに、破断部４３は、カプセル固定部４２とブラケット固定部４１とを接続する３本の細片として構成されるので、破断時に、カプセル固定部４２やブラケット固定部４１ではなく破断部４３をより確実に破断させることができるとともに、細片の本数に応じて破断強度を適宜設定可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では電動パワーステアリング装置１００について説明したが、本発明は油圧式のパワーステアリング装置にも適用することができ、また、ドライバーがステアリングホイール８に加える操舵力を補助しないステアリング装置にも適用することができる。

さらに、上記実施形態では衝撃吸収機構４０は樹脂製であるが、その他の素材であってもよい。

さらに、図６Ａ、図６Ｂに示すように、カプセル３４のブラケット３５側端面から上方（図６Ａにおける上方）へ向けて延設される複数の爪部３４ｄを設けてもよい。爪部３４ｄは、カプセル３４の一部として一体的に形成され、爪部３４ｄの間隔は、爪部３４ｄと衝撃吸収機構４０の破断部４３とが干渉しない程度に設定される。

これにより、車両衝突によって、カプセル３４に固定されているカプセル固定部４２とブラケット３５に固定されているブラケット固定部４１とが相対移動した場合に、爪部３４ｄが破断部４３を押圧するので、より確実に破断部４３を破断させることができる。

また、爪部はカプセル３４の代わりにブラケット３５に設けてもよい。この場合、爪部は、ブラケット３５上のカプセル３４とブラケット固定部４１との間から上方へと延設される。

さらに、上記実施形態では、車両衝突時に相対移動するブラケット３５とカプセル３４とにそれぞれ嵌め込まれた衝撃吸収機構４０が、車両衝突時に破断することで衝撃吸収を行っているが、その他の衝撃吸収機構を組み合わせてもよい。

例えば、ロアシャフト１２の外周とアッパシャフト１１の内周とにセレーションを形成し、ロアシャフト１２を外径が軸方向下方へ行くほど大きくなるようにテーパ状に形成し、車両衝突時にロアシャフト１２とアッパシャフト１１との相対移動によって両セレーションが塑性又は剪断変形することで衝撃吸収を行う構成を組み合わせてもよい。

さらに、例えば、アッパコラムチューブ２１側とロアコラムチューブ２２側とをＳ字形プレートで連結し、車両衝突時にアッパコラムチューブ２１とロアコラムチューブ２２とが相対移動するのに伴ってＳ字形プレートがしごかれることで衝撃吸収を行う構成を組み合わせてもよい。

１ ステアリングシャフト
８ ステアリングホイール
２１ アッパコラムチューブ
２２ ロアコラムチューブ
３４ カプセル
３４ｂ 挿通孔
３４ｃ 隆起部
３４ｄ 爪部
３５ ブラケット
３５ａ 切り欠き
４０ 衝撃吸収機構
４１ ブラケット固定部
４２ カプセル固定部
４３ 破断部
１００ 電動パワーステアリング装置（ステアリング装置）

Claims (5)

1. ステアリングホイールを通じてステアリングシャフトに加わる衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収機構を備えるステアリング装置であって、
   前記ステアリングシャフトを回転自在に支持するアッパコラムチューブと、
   車体に固定され、前記アッパコラムチューブと相対移動可能なロアコラムチューブと、
   前記アッパコラムチューブに連結され、前記ステアリングホイール側に切り欠きを有するブラケットと、
   前記車体に固定されるとともに前記切り欠きと係合するカプセルと、
   を備え、
   前記衝撃吸収機構は、前記ブラケットに嵌め込まれて一体的に固定されるブラケット固定部と、前記カプセルに嵌め込まれて一体的に固定されるカプセル固定部と、前記ブラケット固定部と前記カプセル固定部とを接続し前記ブラケットと前記カプセルとが相対移動することで破断する破断部と、を有する、
   ことを特徴とするステアリング装置。
2. 前記カプセルは、前記カプセルを車体に固定するボルトを挿通する挿通孔と、前記挿通孔の外縁に沿って車体側に隆起した隆起部と、を有し、
   前記カプセル固定部は、内周が前記隆起部の外周と嵌合する貫通孔を有し、
   前記カプセル固定部は、前記隆起部に前記貫通孔を嵌め込むことで固定される、
   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. 前記衝撃吸収機構は樹脂製であり、前記ブラケット固定部、前記カプセル固定部及び前記破断部は一体成形される、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のステアリング装置。
4. 前記破断部は、前記ブラケット固定部と前記カプセル固定部とを接続する一つ以上の細片である、
   ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載のステアリング装置。
5. 前記カプセル又は前記ブラケットから前記破断部の細片間に延設され、前記ブラケットと前記カプセルとが相対移動することで前記破断部を押圧する爪部を備える、
   ことを特徴とする請求項４に記載のステアリング装置。

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