JP2016150722A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングコラムを固定する車体の取付面が傾斜していても、ステアリングコラムに連結される固定ブラケットの変形を抑制することができるステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリングコラム１５と固定ブラケット３５とカプセル２７と締結機構３０とを備えたステアリング装置において、締結機構３０は、車体に一方側が固定される締結ボルト３１と、凸球面状の外周面を有する内輪３４と、内輪３４の外周面と前記外周面に摺接しカプセル２７に形成される凹球面部６９とからなる球面滑り軸受部３８と、ナット３２と、挿通孔６６の内周縁部６６ａに係合可能な球面凸部３３ａを有したスペーサ３３とを備え、ナット３２を締付けることにより、内輪３４の一方側端面が車体の取付面１３ａに当接し、スペーサ３３の球面凸部３３ａと球面滑り軸受部３８との間にカプセル２７を介して固定ブラケット３５が挟持される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

従来のステアリング装置では、ステアリングシャフトを回転可能に支持するステアリングコラムが、該ステアリングコラムに固定されるコラム側ブラケットと車体側に固定される固定ブラケットを介して、締結ボルトとナットからなる一対の締結機構により車体に取付けられている（例えば、特許文献１参照）。

ステアリング装置では、運転者の体格や運転姿勢に合わせて、車両に対するステアリングホイールの位置を調整できることが望ましく、チルト調整機能やテレスコ調整機能を備えるものが多くなっている。このようなステアリング装置では、コラム側ブラケットには、テレスコ方向にテレスコ用の長孔が形成され、車体側の固定ブラケットには、チルト方向にチルト用の長孔が形成され、コラム側ブラケットが固定ブラケットに対してチルト方向及びテレスコ方向に相対移動可能に連結されている。

また、近年のステアリング装置では、例えば車両が前面衝突し、慣性の作用により運転者がステアリングホイールに二次衝突した際に、その衝撃緩和等を目的として、ステアリングコラムが車両から離脱するように構成されたものが広く普及している。特許文献１に記載のステアリング装置では、固定ブラケットを離脱用のカプセルで弾力的に挟持し、車体に一方側が固定された締結ボルトにカプセルを介してナットを締付けることにより、ステアリングコラムに連結された固定ブラケットを車体に固定している。そして、固定ブラケットに作用する衝撃力が所定の離脱荷重を超えた時に、カプセルを車体に残した状態で、ステアリングコラムを車両前方に離脱させるようになっている。

特開２０１０−２２８４６９号公報

ところで、固定ブラケットを固定する車体の取付面の面精度が悪く、取付面が傾斜している場合がある。取付面が傾斜した状態で、固定ブラケットをナットにより固定すると、固定ブラケットに曲げの力が作用し、固定ブラケットが変形するおそれがある。その結果、チルト調整機能やテレスコ調整機能を備えたステアリング装置においては、固定ブラケットと該固定ブラケットに対し相対移動可能なコラム側ブラケットとの間の隙間が減少し、チルト操作力やテレスコ操作力が重くなることにより、チルト調整やテレスコ調整の操作性が低下するといった問題が発生するおそれがある。また、ステアリングコラムが車両から離脱するように構成されたステアリング装置においては、固定ブラケットを挟持するカプセルによって離脱荷重が決まるが、固定ブラケットの変形に起因して、離脱荷重が所定値より高くなるといった問題が発生するおそれがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、ステアリングコラムを固定する車体の取付面が傾斜していても、ステアリングコラムに連結される固定ブラケットの変形を抑制することができるステアリング装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、ステアリングシャフトを回転可能に支持するステアリングコラムと、前記ステアリングコラムに連結される固定ブラケットと、車体の二次衝突時に前記固定ブラケットを前記車体から離脱可能に挟持するカプセルと、前記固定ブラケットを車体に固定する締結機構とを備えたステアリング装置において、前記締結機構は、前記車体に一方側が固定され前記カプセルの挿通孔に挿通される締結ボルトと、前記締結ボルトが挿通され凸球面状の外周面を有する内輪と、前記内輪の凸球面状の外周面と前記外周面に摺接し前記カプセルの挿通孔に形成される凹球面部とからなる球面滑り軸受部と、前記締結ボルトに螺合するナットと、前記カプセルと前記ナットとの間に介在し、前記締結ボルトが挿通され、前記カプセル側端面に前記挿通孔の内周縁部に係合可能な球面凸部を有したスペーサとを備え、前記ナットを締付けることにより、前記内輪の一方側端面が前記車体の取付面に当接し、前記スペーサの球面凸部と前記球面滑り軸受部との間に前記カプセルを介して前記固定ブラケットが挟持されることを特徴とする。

上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、固定ブラケットを挟持するカプセルと締結ボルトが挿通される内輪との間に球面滑り軸受部を設けているので、車体の取付面が傾斜していても、内輪の一方側端面を車体の取付面に当接させて傾斜分を球面滑り軸受部で吸収することができる。また、カプセルとナットの間に球面凸部を有するスペーサを介在させ、スペーサの球面凸部とカプセルの挿通孔の内周縁部とを係合させているので、車体の取付面の傾斜に伴って締結ボルトがカプセルに対して傾斜していても、ナットの締付けにより発生する締結力を挿通孔の内周縁部に対し均一に作用させることができる。これにより、固定ブラケットに曲げの力が作用することがなくなり、固定ブラケットの変形を抑制することができる。

本発明によれば、ステアリングコラムを固定する車体の取付面が傾斜していても、ステアリングコラムに連結される固定ブラケットの変形を抑制することができるステアリング装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う模式図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿う固定ブラケット付近の平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う固定ブラケット付近の概略断面図である。 カプセルと固定ブラケットの分解斜視図である。 （ａ）はカプセルの平面図、（ｂ）はカプセルの側面図、（ｃ）はカプセルの下面図である。 （ａ）は、図４の矢印Ｃ方向から視た固定ブラケットの取付状態を示す図、（ｂ）はナット側から取付ステー方向に視た固定ブラケットの取付状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係るステアリング装置について図面を参照しつつ説明する。

図1に示すように、ステアリング装置１は、ステアリングホイール２に連結されたステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有する転舵軸としてのラック軸８とを備えている。

ピニオン軸７及びラック軸８を含むラックピニオン機構によって、操舵機構が構成されている。ラック軸８は、車体の一部を構成する取付ステー９に固定されたラックハウジング１０によって、車両の左右方向に沿う軸方向(図1の紙面直交方向)に移動可能に支持されている。ラック軸８の両端部は、図示していないが、タイロッドを介して左右の転舵輪に連結されている。

また、ステアリング装置１は、鉛直方向（図１の上下方向）におけるステアリングホイール２の位置を調整可能とするチルト調整機能と、ステアリングシャフト３の軸方向におけるステアリングホイール２の位置を調整可能とするテレスコ調整機能とを備えている。

具体的には、ステアリングシャフト３は、アッパーシャフト１１及びロアーシャフト１２を有し、同行回転可能で、かつステアリングシャフト３の軸方向に相対移動可能に、例えばスプライン結合を用いて互いに連結されている。

ステアリングシャフト３の中心軸線は、ステアリングホイール２が上側となるように、車両の前後方向Ｘ１、Ｘ２(Ｘ１は車両後方、Ｘ２は車両前方を示す)に対して斜めに配置されている。そして、ステアリングシャフト３は、車体の一部を構成する取付ステー１３、１４に固定されたステアリングコラム１５によって、図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。

ステアリングコラム１５は、ステアリングシャフト３の軸方向に相対移動可能に互いに嵌め合わされた筒状のアッパーチューブ１６及び筒状のロアーチューブ１７と、ロアーチューブ１７の車両前方Ｘ２側の端部に連結されたハウジング１８とを有している。ハウジング１８内には、操舵補助用の電動モータ１９の動力を減速してロアーシャフト１２に伝達する減速機構２０が収容されている。減速機構２０は、電動モータ１９の回転軸と同行回転可能に連結された駆動ギヤ２１と、駆動ギヤ２１に噛み合いロアーシャフト１２と同行回転する従動ギヤ２２とを有している。

ステアリングコラム１５は、車両後方Ｘ１側のアッパーブラケット２３と車両前方Ｘ２側のロアーブラケット２４を介して取付ステー１３，１４に固定されている。

ロアーブラケット２４は、ステアリングコラム１５のロアーチューブ１７にハウジング１８を介して固定されており、車体に支持されている。ステアリングコラム１５は、ロアーブラケット２４によって、ハウジング１８に設けられたチルト中心軸２９を中心として傾動可能に支持されている。

図２に示すように、アッパーブラケット２３は、取付ステー１３に固定される固定ブラケット３５と、ステアリングコラム１５のアッパーチューブ１６に固定されるコラム側ブラケット３６とを備えている。固定ブラケット３５は、締付軸３７によりコラム側ブラケット３６に連結され、該コラム側ブラケット３６を介してステアリングコラム１５に連結されている。固定ブラケット３５及びコラム側ブラケット３６は、例えば、板金により形成されている。

固定ブラケット３５は、左右一対の取付座２８を有する上板４１と、上板４１に固定され下向きに開放する溝形をなす主体部４２とを有している。主体部４２は、上板４１の下面に固定された上板としてのウェブ４３と、ウェブ４３の両端から延設された一対の側板４４とを有している。一対の側板４４には、ステアリングコラム１５の傾動方向に沿った略円弧状のチルト長孔４５（図４参照）がそれぞれ形成されている。

一方、コラム側ブラケット３６は、上向きに開放する溝形をなし、固定ブラケット３５の一対の側板４４に対向する一対の側板４６を有している。一対の側板４６には、ステアリングコラム１５の軸方向に沿って長いテレスコ長孔４７（図４参照）がそれぞれ形成されている。

固定ブラケット３５とコラム側ブラケット３６の側板４４，４６にそれぞれ形成されたチルト長孔４５とテレスコ長孔４７には、ボルトからなる締付軸３７が挿通されている。この締付軸３７に螺合する締付ナット４８を、操作レバー４９の回転操作により周方向一方側に回転させることによって、締付軸３７のボルトの頭部と締付ナット４８との間に、両側板４４，４６を締付け、両側板４４，４６をロックする。これにより、チルト・テレスコ調整後のステアリングホイール２の位置のロックが達成される。

一方、操作レバー４９の回転操作により締付ナット４８を周方向他方側に回転させることによって、両側板４４，４６間に所定の隙間が形成され、両側板４４，４６のロックが解除される。これにより、コラム側ブラケット３６が固定ブラケット３５に対して相対移動可能となり、ステアリングホイール２の位置が、鉛直方向（図２の上下方向）及びステアリングシャフト３の軸方向において、それぞれチルト長孔４５とテレスコ長孔４７の範囲内で調整可能となっている。

次に、固定ブラケット３５の車体への締結部について説明する。本実施形態のステアリング装置１では、例えば二次衝突時に固定ブラケット３５及びステアリングコラム１５が車体の一部を構成する取付ステー１３から離脱すべく、固定ブラケット３５に対して所定の離脱荷重以上の車両前方Ｘ２への荷重が作用したときに、固定ブラケット３５が取付ステー１３から離脱するように構成されている。

具体的には、図３に示すように、固定ブラケット３５の一対の取付座２８には、ステアリングコラム１５の軸方向に沿って長く形成されるとともに車両後方Ｘ１側に開口した切欠溝５１がそれぞれ形成されている。

図４に示すように、取付座２８の各切欠溝５１には、カプセル２７が取付けられ、固定ブラケット３５は、カプセル２７を介して締結機構３０により車体側の取付ステー１３に固定される。締結機構３０は、締結ボルト３１と、内輪３４と、球面滑り軸受部３８と、スペーサ３３と、ナット３２とを備えている。

カプセル２７は、図５及び図６に示すように、取付座２８を挟持する一対の固定片としての第１の部分６１及び第２の部分６２と、第１の部分６１及び第２の部分６２間を連結する連結部６３とを有している。また、カプセル２７は、第１の部分６１及び第２の部分６２間の間隔を規制する規制部としての筒部６４を有している。筒部６４は、第１の部分６１から第２の部分６２に向けて所定長さで延びている。カプセル２７は、鋼等の金属製板材により、第１の部分６１と、第２の部分６２と、連結部６３と、筒部６４とが一体に形成されている。

第１の部分６１及び第２の部分６２は、それぞれ板状をなしている。第１の部分６１及び第２の部分６２は、カプセル２７から取付座２８を離脱させる離脱方向Ｙ１に対して直交する方向に、互いに対向している。第１の部分６１及び第２の部分６２の間に、取付座２８の切欠溝５１が挿入されるようになっている。

第１の部分６１は、取付座２８を弾力的に押圧する押圧部６５を有している。押圧部６５は、略円弧状に形成され、第１の部分６１から第２の部分６２に向けて突出している。カプセル２７の部品単品の状態において、第１の部分６１の押圧部６５と第２の部分６２との間隔は、取付座２８の肉厚よりも小さく設定されている。これにより、取付座２８を車体に固定する前にカプセル２７を取付座２８に取付けた状態において、連結部６３が弾性曲げ変形することにより、第１の部分６１及び第２の部分６２が取付座２８を弾力的に押圧状態で挟持できるようになっている。

カプセル２７には、第１の部分６１と筒部６４と第２の部分６２とを挿通する挿通孔６６が形成されている。挿通孔６６は、第１の部分６１及び第２の部分６２が互いに対向する方向（図６(ａ)の紙面直交方向）に挿通している。第１の部分６１と筒部６４に跨る挿通孔６６の内周面には、凹球面状の凹球面部６９が形成されている。

カプセル２７は、取付座２８への位置決めのために、取付座２８に係合する係合部として、単一の係合凹部６７及び２つの係合凸部６８を有している。一方、取付座２８は、図５及び図７に示すように、例えば円柱形状をなし、取付座２８の下面から下方に突出する係合突起５２を有している。そして、第２の部分６２の縁部に形成された係合凹部６７は、取付座２８の係合突起５２と係合するようになっている。また、各係合凸部６８は、第２の部分６２から第１の部分６１に向けて突出しており、取付座２８の切欠溝５１の縁部に係合するようになっている。（図７（ａ）及び図７（ｂ）参照。）

図４に示すように、締結ボルト３１は、両端に雄ねじが形成されたスタッドボルトであり、その一方側の端部が取付ステー１３に固定され、他方側がカプセル２７の挿通孔６６の内部に挿通されている。図４において、取付ステー１３の右側の取付面１３ａは、傾きがない正規の状態で形成されている場合を示し、左側の取付面１３ａは、面精度が悪く正規の状態から傾斜して形成されている場合を示している。

内輪３４は、例えば鋼材等により円筒状に形成され、凸球面状の外周面を有している。内輪３４の凸球面状の外周面は、カプセル２７の挿通孔６６に形成された凹球面部６９に回転自在に摺接し、内輪３４の凸球面状の外周面とカプセル２７の挿通孔６６に形成された凹球面部６９とにより球面滑り軸受部３８が構成されている。内輪３４の内周面には、締結ボルト３１が挿通される。

スペーサ３３は、例えば鋼材等により円筒状に形成され、カプセル２７と締結ボルト３１に螺合するナット３２との間に介在し、締結ボルト３１が内周面に挿通されている。スペーサ３３のカプセル２７側の端面には、球面凸部３３ａが形成されている。スペーサ３３の球面凸部３３ａは、カプセル２７の第２の部分６２に設けられた挿通孔６６の内周縁部６６ａに係合可能に形成されている。なお、スペーサ３３及び内輪３４は、強度と軸力が十分確保できる材料であれば、鋼材に限らず、樹脂等を用いて製作しても良い。

締結ボルト３１に螺合するナット３２を締付けることにより、スペーサ３３の球面凸部３３ａがカプセル２７の挿通孔６６の内周縁部６６ａに係合し、カプセル２７を取付ステー１３側に押し付ける。この押し付けにより、内輪３４の一方側端面が、球面滑り軸受部３８を介して取付ステー１３の取付面１３ａに当接する。そして、スペーサ３３の球面凸部３３ａと球面滑り軸受部３８との間にカプセル２７を介して固定ブラケット３５の取付座２８が挟持される。より詳しくは、固定ブラケット３５の取付座２８は、カプセル２７の第１の部分６１の押圧部６５と第２の部分６２との間に弾力的に押圧状態で挟持される。これにより、押圧部６５の弾性力に応じた所定の離脱荷重が得られ、カプセル２７は、取付ステー１３に固定されるとともに、取付座２８を離脱可能に保持している。

上記のように構成されたステアリング装置１によれば、固定ブラケット３５を挟持するカプセル２７と締結ボルト３１が挿通される内輪３４との間に球面滑り軸受部３８が設けられている。したがって、固定ブラケット３５を車体側の取付ステー１３に固定する際に、車体の取付面１３ａが傾斜していても、内輪３４をカプセル２７内で回転させることにより、内輪３４の一方側端面を車体の取付面１３ａに当接させ、傾斜分を球面滑り軸受部３８で吸収することができる。

また、ステアリング装置１は、カプセル２７とナット３２の間に球面凸部３３ａを有するスペーサ３３を介在させ、スペーサ３３の球面凸部３３ａとカプセル２７の挿通孔６６の内周縁部６６ａとを係合させている。したがって、車体の取付面１３ａの傾斜に伴って締結ボルト３１がカプセル２７に対して傾斜していても、ナット３２の締付けにより発生する締結力を挿通孔６６の内周縁部６６ａに対し均一に作用させることができる。

これにより、締結機構３０に球面滑り軸受部３８と球面凸部３３ａを有したスペーサ３３とを備えたステアリング装置１において、ステアリングコラム１５を固定する固定ブラケット３５に曲げの力が作用することがなくなり、固定ブラケットの変形を抑制することができる。

また、車体の取付面１３ａが傾斜していても固定ブラケット３５の変形を抑制することができるので、固定ブラケット３５を挟持するカプセル２７の押圧部６５により決定される離脱荷重を適切な値に安定して維持することができる。

また、チルト調整機能とテレスコ調整機能を備えたステアリング装置１において、車体の取付面１３ａが傾斜していても固定ブラケット３５の変形を抑制することができるので、チルト・テレスコ調整時における固定ブラケット３５の側板４４とコラム側ブラケット３６の側板４６との間の隙間の増減を抑制することができる。したがって、取付面１３ａの傾斜の影響を受けずに、チルト操作力やテレスコ操作力を適切にすることで、チルト調整やテレスコ調整の操作性を安定して維持することができる。

本発明は、上記実施形態に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内で適宜変更することが可能である。例えば、以下の実施形態に変更することも可能である。

上記実施形態では、球面凸部３３ａを有するスペーサ３３とナット３２が別体として締結機構３０を構成していたが、スペーサ３３とナット３２に代えて、ナットの固定ブラケット３５側の端面を球面凸状に形成し、ナット３２と球面凸部３３ａを有するスペーサ３３とを一体としたナットを用いて締結機構を構成してもよい。この場合も、上記実施形態と同様の効果が得られ、さらに、部品点数の増加を抑制することができる。また、固定ブラケット３５を車体側の取付ステー１３に固定する際の組付作業性をより向上することができる。

上記実施形態では、締結ボルト３１として、両端に雄ねじが形成されたスタッドボルトを用いた場合について示したが、これに限定されず、締結ボルトのねじ部が取付ステーの取付面から突出した態様となる締結ボルトなら本発明を適用することができる。例えば、締結ボルトとして、頭部付ボルトを用いてもよい。この場合、頭部付ボルトの頭部が取付ステーに溶接等により固定され、頭部付ボルトのねじ部が取付面から突出する。

上記実施形態では、本発明をチルト調整機能とテレスコ調整機能を有するステアリング装置１に適用したが、これに限らず、チルト調整機能とテレスコ調整機能のいずれか一方のみを有するステアリング装置、又はこれらの各機能を有さないステアリング装置に本発明を適用してもよい。

上記実施形態では、カプセル２７として、一対の固定片のうち一方の第１の部分６１に押圧部６５を設け、固定ブラケット３５を弾力的に押圧状態で挟持するカプセル２７を用いたが、これに限定されず、各種の離脱用のカプセルを用いることができる。例えば、一対の固定片で固定ブラケットを挟み、一方の固定片から突出し固定ブラケットを貫通して他方の固定片に固定される樹脂ピンを備えたカプセル等（特開２００３−１７０８３７号公報等参照）を用いてもよい。

上記実施形態では、ステアリング装置１を、ステアリングシャフト３を構成するロアーシャフト１２に電動モータ１９を用いてアシスト力を付与する所謂コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置として構成した。しかし、これに限らず、例えば、所謂ラックアシスト式等、コラムアシスト以外の電動パワーステアリング装置や油圧式のパワーステアリング装置、或いはノンアシスト型のステアリング装置に適用してもよい。

１：ステアリング装置、 ２：ステアリングホイール、 ３：ステアリングシャフト、 ４，６：自在継手、 ５：中間軸、 ７：ピニオン軸、 ７ａ：ピニオン、 ８：ラック軸、 ８ａ：ラック、 ９，１３，１４：取付ステー、 １０：ラックハウジング、 １１：アッパーシャフト、 １２：ロアーシャフト、 １３ａ：取付面、 １５：ステアリングコラム、 １６：アッパーチューブ、 １７：ロアーチューブ、 １８：ハウジング、 １９：電動モータ、 ２０：減速機構、 ２１：駆動ギヤ、 ２２：従動ギヤ、 ２３：アッパーブラケット、 ２４：ロアーブラケット、 ２７：カプセル、 ２８：取付座、 ２９：チルト中心軸、 ３０：締結機構、 ３１：締結ボルト、 ３２：ナット、 ３３：スペーサ、 ３３ａ：球面凸部、 ３４：内輪、 ３５：固定ブラケット、 ３６：コラム側ブラケット、 ３７：締付軸、 ３８：球面滑り軸受部、 ４１：上板、 ４２：主体部、 ４３：ウェブ、 ４４，４６：側板、 ４５：チルト長孔、 ４７：テレスコ長孔、 ４８：締付ナット、 ４９：操作レバー、 ５１：切欠溝、 ５２：係合突起、 ６１：第１の部分、 ６２：第２の部分、 ６３：連結部、 ６４：筒部、 ６５：押圧部、 ６６：挿通孔、 ６６ａ：内周縁部、 ６７：係合凹部、 ６８：係合凸部、 ６９：凹球面部、 Ｘ１：車両後方、 Ｘ２：車両前方、 Ｙ１：離脱方向

Claims (1)

1. ステアリングシャフトを回転可能に支持するステアリングコラムと、前記ステアリングコラムに連結される固定ブラケットと、車体の二次衝突時に前記固定ブラケットを前記車体から離脱可能に挟持するカプセルと、前記固定ブラケットを車体に固定する締結機構とを備えたステアリング装置において、
   前記締結機構は、前記車体に一方側が固定され前記カプセルの挿通孔に挿通される締結ボルトと、前記締結ボルトが挿通され凸球面状の外周面を有する内輪と、前記内輪の凸球面状の外周面と前記外周面に摺接し前記カプセルの挿通孔に形成される凹球面部とからなる球面滑り軸受部と、前記締結ボルトに螺合するナットと、前記カプセルと前記ナットとの間に介在し、前記締結ボルトが挿通され、前記カプセル側端面に前記挿通孔の内周縁部に係合可能な球面凸部を有したスペーサとを備え、
   前記ナットを締付けることにより、前記内輪の一方側端面が前記車体の取付面に当接し、前記スペーサの球面凸部と前記球面滑り軸受部との間に前記カプセルを介して前記固定ブラケットが挟持されることを特徴とするステアリング装置。

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