JP2014051130A

JP2014051130A - ステアリング装置

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Publication number: JP2014051130A
Application number: JP2012195174A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Chiba; 修平千葉
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2032-09-05
Also published as: EP2894077A4; US20150251684A1; CN104583055B; EP2894077A1; JP5865805B2; WO2014038398A1; US9533699B2; CN104583055A

Abstract

【課題】衝撃吸収プレートを有効活用すること。
【解決手段】衝撃吸収装置６０は、第２コラムチューブ２２と一体的に設けられ、衝撃エネルギを吸収するための衝撃吸収プレート６１と、第１コラムチューブ２１と一体的に設けられ、衝撃吸収プレート６１を押圧して変形させて変形抵抗を発生させる押圧部材６２とを備え、衝撃吸収プレート６１には、ステアリングシャフト１の軸方向に延びるガイド穴が形成され、第１コラムチューブ２１には、第１コラムチューブ２１と第２コラムチューブ２２の軸方向への相対移動の際にガイド穴に沿って相対移動するガイド７１が一体的に設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリング装置に関するものである。

従来のステアリング装置として、特許文献１には、ステアリングコラムに加わる衝撃エネルギを吸収する衝撃吸収装置を備えるものが開示されている。衝撃吸収装置は、衝撃吸収プレートの変形抵抗に起因した抗力を発生させる装置を備える。

特開２００５−４１４１５号公報

特許文献１に記載の衝撃吸収プレートは、ステアリングコラムに加わる衝撃エネルギを吸収する機能のみを有するものであった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、衝撃吸収プレートを有効活用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を吸収する衝撃吸収装置を備えるステアリング装置であって、内部を挿通する前記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を備え、前記ステアリングコラムは、軸方向に相対移動可能な第１コラムチューブと第２コラムチューブを有し、前記衝撃吸収装置は、前記第２コラムチューブと一体的に設けられ、衝撃エネルギを吸収するための衝撃吸収プレートと、前記第１コラムチューブと一体的に設けられ、前記衝撃吸収プレートを押圧して変形させて変形抵抗を発生させる押圧部材と、を備え、前記衝撃吸収プレートには、前記ステアリングシャフトの軸方向に延びるガイド穴が形成され、前記第１コラムチューブには、前記第１コラムチューブと前記第２コラムチューブの軸方向への相対移動の際に前記ガイド穴に沿って相対移動するガイドが一体的に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、第２コラムチューブと一体的に設けられる衝撃吸収プレートにはガイド穴が形成され、第１コラムチューブにはガイド穴に沿って相対移動するガイドが一体的に設けられるため、ステアリング装置を車両へ組み付ける際に第１コラムチューブと第２コラムチューブの相対回転を衝撃吸収プレートによって防止することができる。このように、衝撃吸収プレートは、衝撃エネルギを吸収する機能と共に車両組み付け時の第１コラムチューブと第２コラムチューブの相対回転を防止する機構も有するため、衝撃吸収プレートを有効活用することができる。

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線に沿う断面図である。衝撃吸収プレートの側面図である。衝撃吸収プレートの斜視図である。ガイドの斜視図である。

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第１コラムチューブとして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第２コラムチューブとしてのロアコラムチューブ２２と、を有する。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、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と係合する係合溝が形成される。カプセル３４を切り欠き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には、車体に固定するためのボルトが挿通する挿通孔３４ａが形成される。また、一対のカプセル３４とブラケット３５は、両者に亘って貫通する樹脂製のピン３６によって結合される。

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には、ピン３６が破断してブラケット３５が一対のカプセル３４から分離する。これにより、支持ブラケット５２がアッパコラムチューブ２１と共に車体に対して移動する。このように、電動パワーステアリング装置１００は、車両衝突時にステアリングシャフト１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するように構成されており、その際にアッパシャフト１１に加わる衝撃エネルギを吸収する衝撃吸収装置６０を備える。

以下では、衝撃吸収装置６０について詳しく説明する。

図２及び図３に示すように、衝撃吸収装置６０は、ロアコラムチューブ２２と一体的に設けられ、衝撃エネルギを吸収するための衝撃吸収プレート６１と、アッパコラムチューブ２１と一体的に設けられ、衝撃吸収プレート６１を押圧して変形させて変形抵抗を発生させる押圧部材６２と、を備える。

図４及び図５に示すように、衝撃吸収プレート６１は、直線状の第１，第２，及び第３直線部６３，６４，６５と、第１直線部６３と第２直線部６４を連結する半円弧状の第１円弧部６６と、第２直線部６４と第３直線部６５を連結する半円弧状の第２円弧部６７と、を有する略Ｓ字状の部材である。

図２及び図３に示すように、センサケース３１には、衝撃吸収プレート６１を支持する支持部７０が形成される。支持部７０は、ステアリングシャフト１の軸方向に延在する一対の平面部７０ａ，７０ｂと、一対の平面部７０ａ，７０ｂの先端に形成され、衝撃吸収プレート６１の第１円弧部６６の内周形状に対応する外周形状を有する曲面部７０ｃと、を有する。

衝撃吸収プレート６１は、第１直線部６３と第２直線部６４にて一対の平面部７０ａ，７０ｂを挟持し、かつ第１円弧部６６が支持部７０の曲面部７０ｃに対峙するように支持部７０に支持される。このように、衝撃吸収プレート６１は、センサケース３１に形成された支持部７０を介してロアコラムチューブ２２と一体的に設けられ、ロアコラムチューブ２２と共に移動する。衝撃吸収プレート６１は、ボルト等の締結部材を介して支持部７０に固定するようにしてもよい。

押圧部材６２はコラムブラケット５１に結合される。押圧部材６２は、ステアリングシャフト１の軸方向に延在する一対の平面部６２ａ，６２ｂと、一対の平面部６２ａ，６２ｂの先端に形成され、衝撃吸収プレート６１の第２円弧部６７の内周形状に対応する外周形状を有する曲面部６２ｃと、を有する略Ｕ字状の部材である。押圧部材６２は、曲面部６２ｃが第２円弧部６７に対峙するようにコラムブラケット５１に結合される。このように、押圧部材６２は、コラムブラケット５１を介してアッパコラムチューブ２１と一体的に設けられ、アッパコラムチューブ２１と共に移動する。

図５に示すように、衝撃吸収プレート６１の第３直線部６５には、ステアリングシャフトの軸方向に延びるガイド穴６５ａが形成される。また、図２及び図３に示すように、押圧部材６２の一方の平面部６２ｂには、アッパコラムチューブ２１とロアコラムチューブ２２の軸方向への相対移動の際に、ガイド穴６５ａに沿って相対移動するガイド７１が結合される。

図６に示すように、ガイド７１は、押圧部材６２の平面部６２ｂとの間で衝撃吸収プレート６１の第３直線部６５を挟む平面部７１ａと、平面部７１ａから突出して形成されガイド穴６５ａを挿通するガイド部７１ｂと、を有する。

ガイド部７１ｂにはボルト７２が締結される締結穴７１ｃが形成され、ガイド部７１ｂは押圧部材６２の平面部６２ｂにボルト７２を介して締結される。このように、ガイド７１は、押圧部材６２を介してアッパコラムチューブ２１と一体的に設けられ、アッパコラムチューブ２１と共に移動する。

ガイド部７１ｂの高さは、衝撃吸収プレート６１の第３直線部６５厚さよりも高い。よって、アッパコラムチューブ２１とロアコラムチューブ２２の軸方向への相対移動の際には、衝撃吸収プレート６１は押圧部材６２の平面部６２ｂとガイド７１の平面部７１ａとの間に沿って相対移動する。

ガイド７１はコラムブラケット５１の底面に結合するようにしてもよい。その場合、アッパコラムチューブ２１とロアコラムチューブ２２の軸方向への相対移動の際には、衝撃吸収プレート６１はコラムブラケット５１の底面とガイド７１の平面部７１ａとの間に沿って相対移動する。ガイド７１は、アッパコラムチューブ２１と共に移動するように構成されればよく、結合される位置は限定されない。

以上のように、衝撃吸収プレート６１は、一端側はロアコラムチューブ２２と共に移動する支持部７０に支持され、他端側はアッパコラムチューブ２１と共に移動するガイド７１に相対移動自在に支持される。つまり、衝撃吸収プレート６１は、アッパコラムチューブ２１とロアコラムチューブ２２とを連結するように配置される。

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

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、ピン３６が破断してブラケット３５が一対のカプセル３４から分離した場合には、アッパコラムチューブ２１は、ステアリングコラム２が収縮する方向に移動する。これにより、支持部７０に支持された衝撃吸収プレート６１は、押圧部材６２によって押圧されて変形し、変形抵抗を発生する。具体的には、押圧部材６２の曲面部６２ｃが衝撃吸収プレート６１の第２円弧部６７の内周に嵌合すると共に、支持部７０の曲面部７０ｃが衝撃吸収プレート６１の第１円弧部６６の内周に嵌合し、衝撃吸収プレート６１は押圧部材６２の移動に伴って第２直線部６４が長くなる一方、第３直線部６５が短くなるように変形する。アッパコラムチューブ２１が衝撃吸収プレート６１の変形抵抗に抗して移動することによって、アッパシャフト１１に加わる衝撃エネルギが吸収される。

ここで、衝撃吸収プレート６１の第１円弧部６６と支持部７０の曲面部７０ｃとの間には、図２及び図３に示すように、空間を設けるのが望ましい。このように構成することによって、押圧部材６２の移動方向が衝撃吸収プレート６１の軸方向に対してずれた場合でもあっても、押圧部材６２は衝撃吸収プレート６１の第１円弧部６６に当接して第２円弧部６７内に案内される。

衝撃吸収プレート６１の変形の最中、第３直線部６５は短くなる方向に移動するが、第３直線部６５はガイド７１に支持されているため、衝撃吸収プレート６１の安定した変形が実現される。

また、ロアコラムチューブ２２と一体的に設けられる衝撃吸収プレート６１にはガイド穴６５ａが形成され、アッパコラムチューブ２１にはガイド穴６５ａに沿って相対移動するガイド７１が一体的に設けられるため、電動パワーステアリング装置１００を車両へ組み付ける際にアッパコラムチューブ２１とロアコラムチューブ２２の相対回転を衝撃吸収プレート６１によって防止することができる。よって、電動パワーステアリング装置１００は車両への搭載性に優れる。

このように、衝撃吸収プレート６１は、衝撃エネルギを吸収する機能と共に車両組み付け時のアッパコラムチューブ２１とロアコラムチューブ２２の相対回転を防止する機構も有するため、衝撃吸収プレート６１を有効活用することができる。

さらに、車体に取り付けられていない電動パワーステアリング装置１００を運搬するような状況において、操作レバー３７が開放位置にある場合には、アッパコラムチューブ２１とロアコラムチューブ２２は相対移動可能な状態となるため、電動モータ１３の重量によってロアコラムチューブ２２がアッパコラムチューブ２１から抜け落ちるおそれがある。しかし、そのような状況では、ガイド７１のガイド部７１ｂが衝撃吸収プレート６１のガイド穴６５ａの端部６５ｂ（図５参照）に当接することによって、ロアコラムチューブ２２の移動が規制され脱落が防止される。このように、ガイド７１によってアッパコラムチューブ２１とロアコラムチューブ２２の抜け方向の所定以上の相対移動が規制されるため、電動パワーステアリング装置１００は運搬性に優れる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、上記実施形態では、衝撃吸収プレート６１がロアコラムチューブ２２と一体的に設けられ、ガイド７１がアッパコラムチューブ２１と一体的に設けられると説明した。この構成に代わり、衝撃吸収プレート６１をアッパコラムチューブ２１と一体的に設け、ガイド７１をロアコラムチューブ２２と一体的に設けるようにしてもよい。この場合には、押圧部材６２は、例えばセンサケース３１に固定され、ロアコラムチューブ２２と一体的に設けられる。また、衝撃吸収プレート６１を支持する支持部７０は、アッパコラムチューブ２１と共に移動するように、例えばコラムブラケット５１に設けられる。この構成の場合には、アッパコラムチューブ２１が第２コラムチューブとなり、ロアコラムチューブ２２が第１コラムチューブとなる。

また、上記実施形態ではガイド穴６５ａを衝撃吸収プレート６１の第３直線部６５に形成する場合について例示したが、ガイド穴６５ａを第３直線部６５から延長して第２円弧部６７、第２直線部６４、第１円弧部６６、及び第１直線部６３のいずれかまで形成するようにしてもよい。ガイド穴６５ａの長さを調整することによって、衝撃吸収プレート６１の変形抵抗を調整することが可能となる。

また、上記実施形態では電動パワーステアリング装置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。

１００電動パワーステアリング装置
１ステアリングシャフト
２ステアリングコラム
８ステアリングホイール
１１アッパシャフト
１２ロアシャフト
２１アッパコラムチューブ
２２ロアコラムチューブ
３３アッパ固定ブラケット
３４カプセル
３５ブラケット
５１コラムブラケット
５２支持ブラケット
６０衝撃吸収装置
６１衝撃吸収プレート
６２押圧部材
６５ａガイド穴
７０支持部
７１ガイド
７１ｂガイド部

Claims

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を吸収する衝撃吸収装置を備えるステアリング装置であって、
内部を挿通する前記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を備え、
前記ステアリングコラムは、軸方向に相対移動可能な第１コラムチューブと第２コラムチューブを有し、
前記衝撃吸収装置は、
前記第２コラムチューブと一体的に設けられ、衝撃エネルギを吸収するための衝撃吸収プレートと、
前記第１コラムチューブと一体的に設けられ、前記衝撃吸収プレートを押圧して変形させて変形抵抗を発生させる押圧部材と、を備え、
前記衝撃吸収プレートには、前記ステアリングシャフトの軸方向に延びるガイド穴が形成され、
前記第１コラムチューブには、前記第１コラムチューブと前記第２コラムチューブの軸方向への相対移動の際に前記ガイド穴に沿って相対移動するガイドが一体的に設けられることを特徴とするステアリング装置。
前記衝撃吸収プレートは、一端側は前記第２コラムチューブと共に移動する支持部に支持され、他端側は前記第１コラムチューブと共に移動する前記ガイドに相対移動自在に支持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。
前記衝撃吸収プレートは、直線状の第１，第２，及び第３直線部と、前記第１直線部と前記第２直線部を連結する半円弧状の第１円弧部と、前記第２直線部と前記第３直線部を連結する半円弧状の第２円弧部と、を有する略Ｓ字状の部材であり、
前記支持部は、前記ステアリングシャフトの軸方向に延在する一対の平面部と、当該一対の平面部の先端に形成され、前記衝撃吸収プレートの前記第１円弧部の内周形状に対応する外周形状を有する曲面部と、を有し、
前記衝撃吸収プレートは、前記第１直線部と前記第２直線部にて前記一対の平面部を挟持し、かつ前記第１円弧部が前記曲面部に対峙するように前記支持部に支持されることを特徴とする請求項２に記載のステアリング装置。
前記押圧部材は、前記ステアリングシャフトの軸方向に延在する一対の平面部と、当該一対の平面部の先端に形成され、前記衝撃吸収プレートの前記第２円弧部の内周形状に対応する外周形状を有する曲面部と、を有し、
前記押圧部材は、前記曲面部が前記衝撃吸収プレートの前記第２円弧部に対峙して配置されることを特徴とする請求項３に記載のステアリング装置。
前記ガイドが前記ガイド穴の端部に当接することによって、前記第１コラムチューブと前記第２コラムチューブの抜け方向の所定以上の相対移動が規制されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のステアリング装置。