JP2017019338A - ステアリング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】操作部材の操作に応じて移動するツース部材の材質を自由に選択することができるステアリング装置を提供すること。
【解決手段】ステアリング装置1は、左右方向Yに延びる歯筋44Aを有しチルト方向Cに沿って並ぶ複数の第1歯44で構成されて左右方向Yに弾性変形可能な第1歯列44Lが設けられた第1ツース部材41と、左右方向Yに延びる歯筋63Aを有しチルト方向Cに沿って並ぶ複数の第2歯63で構成されて第1ツース部材41に左右方向Yから対向する第2歯列63Lを含む第2ツース部材53とを含む。第1ツース部材41は、第1歯列44Lがアッパーブラケット6から左右方向Yに離間して配置されるようにアッパーブラケット6によって支持されている。第2ツース部材53は、チルト方向Cにコラムジャケットとともに移動可能であり、操作部材の操作に応じて左右方向Yに移動可能である。
【選択図】図4

Description

この発明は、ステアリング装置に関する。
下記特許文献1に記載のステアリングコラムは、ステアリングコラムの位置を調整することができる調整部と、ステアリングコラムの位置調整に応じてその調整方向に移動しない保持部とを含む。保持部には、調整方向に並ぶ歯部が設けられている。調整部および保持部を貫通するクランプボルトには、弾性体のツースプレートが挿通されている。ツースプレートは、調整方向に並ぶ歯部を有する。
クランプボルトに取り付けられた操作部材を操作することにより、クランプボルトが挿通された押圧部材を、保持部側へ移動させることができる。押圧部材を保持部側に移動させると、ツースプレートは、押圧部材に押圧されることによって保持部へ向けて移動する。その際、保持部の歯部同士の隙間にツースプレートの歯部が入り込み、保持部の歯部とツースプレートの歯部とが噛み合う。
ツースプレートの歯部が保持部の歯部同士の隙間に入り込まずに保持部の歯部に乗り上げた場合、押圧部材は、ツースプレートを撓ませることで保持部を押圧する。二次衝突によりこの状態からツースプレートが調整方向に移動すると、ツースプレートが撓む前の状態に戻るとともに、保持部の歯部同士の隙間にツースプレートの歯部が入り込む。これにより、保持部の歯部とツースプレートの歯部とが噛み合う。
米国特許出願公開第2009/0013817号明細書
特許文献1のステアリングコラムでは、二次衝突が発生すると、操作部材の操作に応じて移動するツース部材の一例であるツースプレートの歯部と、保持部の歯部とが噛み合った状態で、ステアリングコラムが調整方向へ移動しようとする。これにより、ツースプレートの歯部は、保持部の歯部から調整方向の力を受ける。そのため、ツースプレートでは、保持部から受ける力による剪断に耐えれるように、その歯部の強度(剪断強度)を設定する必要がある。しかし、このツース部材は、弾性体であるため、材質の選択が制限されている。これでは、ツース部材の設計の自由度の向上を図ることができない。
この発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、操作部材の操作に応じて移動するツース部材の材質を自由に選択できるステアリング装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、一端(3A)に操舵部材(11)が連結されるステアリングシャフト(3)と、前記ステアリングシャフトを保持し、前記ステアリングシャフトの軸方向(X)に対して上下に交差する方向であるチルト方向(C)に移動可能なコラムジャケット(4)と、車体(2)に固定され、前記コラムジャケットを支持するブラケット(6)と、前記ブラケットに対する前記コラムジャケットの移動を可能および不能とするために操作される操作部材(51)と、前記軸方向および前記チルト方向の両方に対する直交方向(Y)に延びる歯筋(44A)を有し前記チルト方向に沿って並ぶ複数の第1歯(44)で構成されて前記直交方向に弾性変形可能な第1歯列(44L)が設けられ、前記第1歯列が前記ブラケットから前記直交方向に離間して配置されるように前記ブラケットによって支持された第1ツース部材(41,66,96)と、前記直交方向に延びる歯筋(63A)を有し、前記チルト方向に沿って並ぶ複数の第2歯(63)で構成されて前記第1ツース部材に前記直交方向から対向する第2歯列(63L)を含み、前記第1ツース部材に前記直交方向から対向し、前記コラムジャケットとともに前記チルト方向に移動可能であり、前記操作部材の操作に応じて前記直交方向に移動可能な第2ツース部材(53,68,97)とを含む、ステアリング装置(1)である。
請求項2に記載の発明は、前記第2ツース部材は、前記ブラケットよりも強度が高い、請求項1に記載のステアリング装置である。
請求項3に記載の発明は、前記第2ツース部材は、焼結体を含む、請求項1または2に記載のステアリング装置である。
請求項4に記載の発明は、前記第2ツース部材は、前記第1ツース部材に前記直交方向から対向する対向面(60A)を有する本体部(60)と、前記対向面よりも前記第1ツース部材側(Y1,Y2)に突出し、前記対向面と直交する直交面(61A)を有する突出部(61,99)とを一体的に含み、前記複数の第2歯のそれぞれは、歯筋方向の一端である端部(63B)と、歯元部(63C)とを含み、前記端部は前記対向面に固定されるとともに、前記歯元部は前記直交面に固定されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載のステアリング装置である。
請求項5に記載の発明は、前記第1ツース部材と前記ブラケットとの間に介在され、前記第1歯列を前記ブラケットから前記直交方向に離間させる離間部材(40,65,90)を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のステアリング装置である。
なお、上記において、括弧内の数字などは、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
請求項1記載の発明によれば、第1歯および第2歯のそれぞれは、軸方向およびチルト方向に対する直交方向に延びる歯筋を有するため、第2ツース部材が操作部材の操作に応じて直交方向に移動することで、第1歯列と第2歯列とが噛み合う。これにより、ステアリングシャフトにおいて操舵部材が連結される一端のチルト方向における位置がロックされる。
第1歯列と第2歯列とが噛み合わず、第1歯列に第2歯列が乗り上げた場合、第1歯は、第1歯列がブラケットから離間して配置されているので、直交方向に弾性変形する。これにより、第1歯列と第2歯列とは、噛み合わない状態であっても互いに圧接しているので、ステアリングシャフトの一端のチルト方向における位置がロックされる。このように第1歯列に第2歯列が乗り上げた状態で車両衝突が発生すると、第2ツース部材がチルト方向に移動を開始してから、第2歯列が第1歯列に乗り上げない位置で、第1歯列が弾性変形する前の状態に戻り、第1歯列と第2歯列とが噛み合う。
車両衝突時には、ステアリングシャフトを保持するコラムジャケットが、第2ツース部材を伴ってチルト方向に移動しようとする。一方、車体に固定されるブラケットによって支持された第1ツース部材は、チルト方向へは移動しない。そのため、二次衝突による噛合時、第2歯列は、第1歯列に対してチルト方向へ相対移動しようとすることによって、第1歯列からチルト方向の力を受ける。よって、第2歯列の第2歯は、車両衝突時の衝撃に耐え得るために、所定以上の強度(厳密には剪断強度)を有する必要がある。
ステアリング装置では、車体側の第1ツース部材の第1歯列を弾性変形可能に構成しているので、操作部材の操作に応じて移動する第2ツース部材を弾性変形可能に構成せずに済む。したがって、第2ツース部材の材質を、弾性変形可能な材質に制限されることなく、必要な剪断強度を有する種々の材質の中から自由に選択できる。
請求項2記載の発明によれば、第2ツース部材がブラケットよりも強度が高いので、第2歯の剪断強度の向上を図れる。
請求項3記載の発明によれば、第2ツース部材が焼結体を含むので、第2歯の剪断強度の向上を一層図れる。
請求項4記載の発明によれば、第2歯列のそれぞれの第2歯では、歯元部が第2ツース部材の突出部の直交面に固定されているのに加えて、直交方向の一端部が第2ツース部材の本体部の対向面に固定されている。これにより、第2歯では、第2ツース部材に支持される部分の面積(剪断面積)を増大させることができる。したがって、第2歯の剪断強度の向上を一層図れる。
請求項5記載の発明によれば、離間部材によって第1ツース部材の第1歯列をブラケットから直交方向に離間させることができる。これにより、第1歯列に第2歯列が乗り上げたときには、第1歯列の第1歯をブラケット側へ撓ませることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るステアリング装置の概略構成を示す側面図である。 図2は、ステアリング装置の斜視図である。 図3は、図1におけるIII−III線に沿った断面図である。 図4は、アッパーブラケットの左側の側板の周辺の部材の分解斜視図である。 図5は、図3におけるV−V線に沿った断面図である。 図6は、図3におけるVI−VI線に沿った断面図である。 図7は、図6において第2歯列が第1歯列に乗り上げた状態を示した図である。 図8は、図5において第2歯列が第1歯列に乗り上げた状態を示した図である。 図9は、図5において解除状態を示した図である。 図10は、本発明の第1変形例を示した概略図である。 図11は、本発明の第2変形例を示した概略図である。 図12は、本発明の第3変形例の第1ツース部材および第2ツース部材の分解斜視図である。
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るステアリング装置1の概略構成を示す側面図である。図1において、紙面左側が、ステアリング装置1が取り付けられる車体2の前側であり、紙面右側が車体2の後側であり、紙面上側が車体2の上側であり、紙面下側が車体2の下側である。
図1を参照して、ステアリング装置1は、ステアリングシャフト3と、コラムジャケット4と、ロアーブラケット5と、アッパーブラケット6(ブラケット)とを主に含んでいる。
ステアリングシャフト3では、後端である一端3Aに操舵部材11が連結されている。ステアリングシャフト3において前端である他端3Bが、自在継手12、インターミディエイトシャフト13および自在継手14を順に介して、転舵機構15のピニオン軸16に連結されている。
転舵機構15は、ラックアンドピニオン機構などで構成されている。転舵機構15は、ステアリングシャフト3の回転が伝達されたことに応じて、図示しないタイヤなどの転舵輪を転舵させる。
ステアリングシャフト3は、車体2の前後方向に延びている。以下では、ステアリングシャフト3が延びる方向を軸方向Xとする。軸方向Xは、他端3Bが一端3Aよりも低くなるように水平方向に対して傾斜している。軸方向Xにおける後側には、符号「X1」を付し、軸方向Xにおける前側には、符号「X2」を付す。
軸方向Xに対して直交する方向のうち、図1において紙面と垂直な方向を左右方向Y(直交方向)といい、図1において略上下に延びる方向を上下方向Zという。左右方向Yにおいて、図1の紙面の奥側は、右側Y1であり、紙面の手前側は、左側Y2である。上下方向Zにおいて、上側には、符号「Z1」を付し、下側には、符号「Z2」を付す。
なお、図1以外の各図において図1の軸方向X、後側X1、前側X2、左右方向Y、右側Y1、左側Y2、上下方向Z、上側Z1および下側Z2に対応する方向には、図1と同じ符号を付している。
ステアリングシャフト3は、少なくとも前側X2の一部が円筒状になったアッパーシャフト20と、円柱状のロアーシャフト21とを有している。アッパーシャフト20は、ロアーシャフト21よりも後側X1で同軸状に配置されている。アッパーシャフト20における後端20Aが、ステアリングシャフト3の一端3Aである。
ロアーシャフト21の後端は、アッパーシャフト20の前端に対して前側X2から挿入されている。ロアーシャフト21は、スプライン嵌合やセレーション嵌合によってアッパーシャフト20に嵌合される。そのため、アッパーシャフト20とロアーシャフト21とは、一体回転可能であるとともに、軸方向Xに沿って相対移動可能である。ロアーシャフト21に対するアッパーシャフト20の軸方向Xへの移動によって、ステアリングシャフト3は、軸方向Xに伸縮可能である。
コラムジャケット4は、全体として、軸方向Xへ延びる中空体である。コラムジャケット4は、ステアリングシャフト3を収容している。コラムジャケット4は、軸方向Xに延びるアッパージャケット22およびロアージャケット23を有している。
アッパージャケット22は、ロアージャケット23よりも後側X1に位置している。ロアージャケット23は、アッパージャケット22に対して後側X1から外嵌されている。この状態で、アッパージャケット22は、ロアージャケット23に対する軸方向Xへの移動が可能である。この移動によって、コラムジャケット4の全体は、軸方向Xに沿って伸縮可能である。
コラムジャケット4は、軸受24および軸受25によってステアリングシャフト3に連結されていることから、コラムジャケット4は、ステアリングシャフト3を回転自在に支持し、ステアリングシャフト3を保持している。コラムジャケット4は、ステアリングシャフト3とともに伸縮可能である。
ここでのステアリングシャフト3およびコラムジャケット4の伸縮を「テレスコ」と呼び、この伸縮調整、つまり、テレスコによる操舵部材11の軸方向Xでの位置調整をテレスコ調整と呼ぶ。
ロアーブラケット5は、ロアージャケット23の前側X2の部分を支持し、ステアリング装置1を車体2に連結している。
ロアーブラケット5は、ロアージャケット23に固定された一対の可動ブラケット5A(後述する図2も参照)と、車体2に固定された固定ブラケット5Bと、左右方向Yに延びる中心軸5Cとを含んでいる。
可動ブラケット5Aは、固定ブラケット5Bによって、中心軸5Cを介して回動可能に支持されている。そのため、コラムジャケット4全体は、ステアリングシャフト3を伴って、固定ブラケット5Bおよびアッパーブラケット6に対して、中心軸5Cを中心に上下に回動することができる。ここでの回動を「チルト」と呼び、中心軸5Cを中心とした略上下方向をチルト方向Cと呼ぶ。チルト方向Cは、軸方向Xに対して上下に交差している。チルト方向Cは、左右方向Yに直交している。チルトによる操舵部材11の位置調整をチルト調整と呼ぶ。
アッパーブラケット6は、コラムジャケット4のロアージャケット23の後側X1の部分を支持し、ステアリング装置1を車体2に連結している。
ステアリング装置1の斜視図である図2を参照して、アッパーブラケット6は、下向きに開放する溝形であり、軸方向Xから見て上下が逆になった略U字状をなすように、コラムジャケット4を挟んで左右対称に形成されている。詳述すると、アッパーブラケット6は、左右方向Yに薄くコラムジャケット4を挟んで対向する一対の側板30と、一対の側板30のそれぞれの上端部に連結された上下方向Zに薄い連結板31とを一体的に備えている。
一対の側板30において、左右方向Yから見て同じ位置には、チルト溝32が形成されている。チルト溝32は、チルト方向Cに延びている。連結板31は、たとえば一対の側板30よりも左右方向Yにおいて両外側へ延びた部分を有しており、当該部分に挿通される図示しないボルトなどによって、アッパーブラケット6全体が車体2(図1参照)に固定されている。
ロアージャケット23の上側Z1の部分には、軸方向Xの全域に延びて上下方向Zにロアージャケット23を貫通するスリット33が形成されている。また、ロアージャケット23の後端23Aには、左右方向Yからスリット33を区画しつつ上側Z1に延びる一対の被締付部34が一体的に設けられている。各被締付部34は、軸方向Xおよび上下方向Zに広がる略直方体である。
図3は、図1におけるIII−III線に沿った断面図である。図3において、ステアリングシャフト3の中心軸3Cを通って上下方向Zに延びる平面を基準面3Dということにする。
図3を参照して、一対の被締付部34のそれぞれには、左右方向Yに被締付部34を貫通する軸挿通孔35が形成されている。一対の被締付部34の軸挿通孔35は、左右方向Yから見て、アッパーブラケット6の一対の側板30のチルト溝32の一部と重なっている。
ロアージャケット23の下側Z2の部分には、軸方向Xに延びる案内溝37が形成されている。案内溝37には、アッパージャケット22に固定された被案内突起38が挿通されている。案内溝37は、被案内突起38を介して軸方向Xへのアッパージャケット22の移動を案内しつつ、ロアージャケット23に対するアッパージャケット22の回転を規制する。また、案内溝37の軸方向Xの端部(図示せず)が被案内突起38と当接することにより、ロアージャケット23からのアッパージャケット22の抜けが防止されている。
図4は、アッパーブラケット6の左側Y2の側板30の周辺の部材の分解斜視図である。
図4を参照して、ステアリング装置1は、左側Y2の側板30付近に配置された一対の離間部材40および第1ツース部材41を含む。
一対の離間部材40は、軸方向Xに互いに間隔を隔てて配置されている。離間部材40は、上下方向Zに延びる略矩形状の介在部40Aと、介在部40Aの右側面から右側Y1に突出する第1挿入部40Bと、介在部40Aの左側面から左側Y2に突出する第2挿入部40Cとを一体的に含む。なお、図3では、一方の離間部材40のみを図示している。
一対の離間部材40に関連して、左側Y2の側板30には、上下方向Zに延びる一対の第1支持孔30Aが形成されている。一対の第1支持孔30Aは、チルト溝32を挟んで軸方向Xに互いに間隔を隔てている。
第1ツース部材41は、たとえば、左右方向Yに弾性変形可能な金属板である。第1ツース部材41の外形は、左右方向Yから見て、略四角形状である。第1ツース部材41は、左側Y2の側板30から左側Y2に離間して配置されている(図3参照)。
第1ツース部材41は、一対の被支持部42と、一対の連結部43と、一対の第1歯列44Lとを一体的に含む。
被支持部42は、上下方向Zに長手である。一対の被支持部42は、軸方向Xに互いに間隔を隔てて配置されている。各被支持部42には、上下方向Zに長手の第2支持孔42Aが1つずつ形成されている。第2支持孔42Aは、被支持部42を左右方向Yに貫通している。
連結部43は、軸方向Xに長手である。一対の連結部43は、上下方向Zに互いに間隔を隔てて配置されている。一対の連結部43は、一対の被支持部42を連結している。詳しくは、上側Z1の連結部43は、一対の被支持部42の上端部間に架設されており、下側Z2の連結部43は、一対の被支持部42の下端部間に架設されている。第1ツース部材41には、第1ツース部材41を左右方向Yに貫通する貫通孔45が形成されている。貫通孔45は、一対の被支持部42と一対の連結部43とによって囲まれた空間である。
一対の第1歯列44Lは、チルト方向Cに並ぶ複数の第1歯44で構成されている。前側X2の第1歯列44Lの第1歯44は、前側X2の被支持部42から貫通孔45内へ後側X1へ1つずつ突出している。後側X1の第1歯列44Lの第1歯44は、後側X1の被支持部42から貫通孔45内へ前側X2へ1つずつ突出している。
第1歯列44Lの各第1歯44は、その先端として左右方向Yに延びる歯筋44Aを有する。第1歯44の歯元部44Bは、被支持部42に固定されている。第1ツース部材41は、前述したように左右方向Yに弾性変形可能であるが、第1ツース部材41では、少なくとも一対の第1歯列44Lが左右方向Yに弾性変形可能であればよい。
図5は、図3におけるV−V線に沿った断面図である。
図5を参照して、アッパーブラケット6の左側Y2の側板30の各第1支持孔30Aには、離間部材40の第1挿入部40Bが1つずつ左側Y2から圧入状態で挿通されている。これにより、一対の離間部材40は、左側Y2の側板30によって支持されている。第1ツース部材41の各第2支持孔42Aには、離間部材40の第2挿入部40Cが1つずつ右側Y1から圧入状態で挿入されている。これにより、被支持部42は、離間部材40を介してアッパーブラケット6によって支持されている。この状態では、第1ツース部材41の被支持部42と左側Y2の側板30との間に一対の離間部材40の介在部40Aが介在されている。したがって、一対の離間部材40は、被支持部42に固定された第1歯列44Lを左側Y2の側板30から左側Y2に離間させるように第1ツース部材41を支持している。第1ツース部材41と左側Y2の側板30との間の空間には、符号「40D」を付す。第1ツース部材41が左側Y2の側板30に対して固定されている。
図3を参照して、ステアリング装置1は、締付軸50と、左側Y2の側板30の付近に配置された操作部材51、カム52、第2ツース部材53および弾性部材54とをさらに含む。
締付軸50は、金属製であり、左右方向Yに延びる中心軸線C1を有する棒状である。締付軸50は、左右方向Yから見て軸挿通孔35とチルト溝32とが重なる部分に挿通されている。締付軸50は、軸挿通孔35およびチルト溝32内で中心軸線C1回りに回転可能である。締付軸50は、コラムジャケット4に対する軸方向Xおよびチルト方向Cの移動が軸挿通孔35によって規制されており、コラムジャケット4のチルトに伴ってチルト方向Cに移動可能である。また、締付軸50は、第1ツース部材41の貫通孔45にも挿通されている。締付軸50は、ステアリングシャフト3よりも上側Z1に位置している。
締付軸50の左端部は、左側Y2の側板30よりも左側Y2に位置している。締付軸50の右端部は、アッパーブラケット6の右側Y1の側板30よりも右側Y1に位置している。
締付軸50の左端部には、締付軸50の他の部分よりも大径な頭部50Aが設けられている。締付軸50の外周面の右端部には、ねじ溝50Bが設けられている。
操作部材51は、把持可能なレバーなどである。操作部材51は、長手方向の一端である基端部51Aと、長手方向の他端である把持部51Bとを含む。基端部51Aには、左右方向Yに操作部材51を貫通する挿通孔51Cが形成されている。挿通孔51Cには、締付軸50が挿通されている。
カム52は、右側Y1から操作部材51の基端部51Aに隣接する環状の板部52Aと、板部52Aから左側Y2に延びるボス部52Bとを一体的に含む。板部52Aの右側面には、カム突起52Cが設けられている。
板部52Aおよびボス部52Bの内周面が区画する空間には、締付軸50が圧入状態で挿通されている。そのため、カム52は、締付軸50と一体回転する。ボス部52Bの外形は、左右方向Yから見て、たとえば略四角形状であり、操作部材51の挿通孔51Cに挿通されている。そのため、カム52は、操作部材51と一体回転可能である。したがって、運転者は、操作部材51の把持部51Bを掴んで操作することで、操作部材51の操作に応じて、締付軸50を操作部材51とともに回動させることができる。
図4を参照して、第2ツース部材53は、全体としてブロック状である。第2ツース部材53は、たとえば、金属製の焼結体であって、アッパーブラケット6よりも強度が高い材料で形成されている。第2ツース部材53は、焼結体に限られない。第2ツース部材53は、本体部60と、突出部61と、ボス部62と、一対の第2歯列63Lとを一体的に含む。
本体部60は、左右方向Yに薄い板状である。本体部60の外形は、左右方向Yから見て、略四角形状である。本体部60には、本体部60を左右方向Yに貫通する挿通孔53Aが形成されている。本体部60は、第1ツース部材41よりも左側Y2に配置されている(図3参照)。本体部60は、その右側面として左右方向Yに平坦な対向面60Aを有する。対向面60Aは、第1ツース部材41に左側Y2から対向している(図5参照)。
突出部61は、左右方向Yに薄い板状である。突出部61は、本体部60の対向面60Aよりも第1ツース部材41側である右側Y1に突出している。突出部61は、その軸方向Xにおける端面を構成して本体部60の対向面60Aと直交する一対の直交面61Aと、突出部61の右側面を構成する押圧面61Bとを有する。一方の直交面61Aが突出部61の前面であり、他方の直交面61Aが突出部61の後面である。直交面61Aは、チルト方向Cに延びている。図5を参照して、突出部61は、第1ツース部材41の貫通孔45に左側Y2から挿通されている。押圧面61Bは、左側Y2の側板30のチルト溝32の周縁部32Aに左側Y2から対向している。
ボス部62は、突出部61から右側Y1へ突出する円筒状である(図4参照)。ボス部62は、左側Y2のチルト溝32に左側Y2から挿通されている。本体部60の挿通孔53Aは、左右方向Yに沿って突出部61およびボス部62も貫通している。
図3を参照して、第2ツース部材53の挿通孔53Aには、締付軸50が遊びを持って挿通されている。第2ツース部材53は、締付軸50によって支持されている。そのため、第2ツース部材53は、コラムジャケット4のチルトに伴って移動する締付軸50とともに、チルト方向Cに移動可能である。
第2ツース部材53は、カム52に右側Y1から隣接している。第2ツース部材53の本体部60の左側面には、カム52のカム突起52Cと乗り上げ可能なカム突起53Bが形成されている。操作部材51の操作に応じてカム52が回転し、カム突起52Cとカム突起53Bとが乗り上げることによって、第2ツース部材53は、締付軸50の中心軸線C1に沿って左右方向Yに移動可能である。
図4を参照して、一対の第2歯列63Lは、チルト方向Cに沿って並ぶ複数の第2歯63で構成されている。第2歯列63Lは、突出部61の各直交面61Aから軸方向Xの両外側へ向けてそれぞれ突出している。図4において二点鎖線で囲った部分の拡大図を参照して、第2歯列63Lの各第2歯63は、その先端として左右方向Yに延びる歯筋63Aを有する。複数の第2歯63のそれぞれは、歯筋方向(左右方向Yに相当)の左端である一端部63Bと、歯元部63Cとを含む。それぞれの第2歯63の一端部63Bは、本体部60の対向面60Aに固定されている。それぞれの第2歯63の歯元部63Cは、突出部61の直交面61Aの左側領域に固定されている。
図4を参照して、弾性部材54は、たとえばコイルばねである。弾性部材54は、左右方向Yに弾性変形可能である。図5を参照して、弾性部材54は、第2ツース部材53のボス部62の径方向外側からボス部62を取り囲んでいる。弾性部材54は、第2ツース部材53の突出部61の押圧面61Bと、ロアージャケット23における左側Y2の被締付部34の左側面34Aとの間で左右方向Yに圧縮された状態で配置されている。
図3を参照して、ステアリング装置1は、右側Y1の側板30付近に配置された一対の離間部材65、第1ツース部材66、弾性部材67、第2ツース部材68、ナット69、針状ころ軸受70およびスラストワッシャ71を含む。なお、図3では、一方の離間部材65のみを図示している。
右側Y1の一対の離間部材65、第1ツース部材66および弾性部材67のそれぞれは、左側Y2の一対の離間部材40、第1ツース部材41および弾性部材54のそれぞれを基準面3Dを挟んで反対側に移動させて左右の向きのみを反転させたものである。そのため、一対の離間部材65、第1ツース部材66および弾性部材67の各構成には、一対の離間部材40、第1ツース部材41および弾性部材54の対応する構成と同じ符号を付し、その説明を省略する。
右側Y1の第2ツース部材68は、左側Y2の第2ツース部材53を、基準面3Dを挟んで反対側に移動させて左右の向きのみを反転させた形状と概ね等しい。第2ツース部材68の各構成には、第2ツース部材53の構成と同じ符号を付し、その説明を省略する。ただし、右側Y1の第2ツース部材68には、左側Y2の第2ツース部材53とは異なりカム突起53Bが形成されていない。
ナット69は、締付軸50のねじ溝50Bに取り付けられている。ナット69と右側Y1の側板30との間には、第1ツース部材66、第2ツース部材68、針状ころ軸受70およびスラストワッシャ71が、左側Y2からこの順に並んでいる。締付軸50は、第1ツース部材66の貫通孔45、第2ツース部材68の挿通孔53A、針状ころ軸受70およびスラストワッシャ71のそれぞれに対して挿通されている。
左側Y2の側板30、一対の離間部材40、第1ツース部材41、第2ツース部材53および弾性部材54は、左側Y2のチルトロック機構85を構成している。チルトロック機構85は、コラムジャケット4のチルト方向Cにおける位置を強固にロックしたり、コラムジャケット4の位置のロックを解除したりするための機構である。
同様に、右側Y1の側板30は、一対の離間部材65、第1ツース部材66、第2ツース部材68および弾性部材67は、右側Y1のチルトロック機構86を構成している。
ステアリング装置1は、筒状のロック部材75と、伝達部材76と、軸方向Xに延びる板状のロックプレート77とを含む。ロック部材75、伝達部材76、およびロックプレート77は、軸方向Xから見て、一対の被締付部34の間に配置されている。ロック部材75は、締付軸50によって回転可能に支持されている。ロックプレート77は、アッパージャケット22に固定されている。伝達部材76は、締付軸50の回転をロック部材75に伝達するためのカムや、ロック部材75をロックプレート77に向けて付勢するばねなどを含む。
ロック部材75に設けられた歯部75Aと、ロックプレート77に設けられた歯部77Aとが噛み合うことによって、操舵部材11(図1参照)の軸方向Xの位置が強固にロックされる(後述のロック状態時の態様)。また、歯部75Aと歯部77Aとの噛み合いが解除されることによって、軸方向Xにおける操舵部材11の位置のロックが解除される(後述の解除状態時の態様)。このように、ロック部材75、伝達部材76およびロックプレート77は、テレスコロック機構78を構成している。
次に、ステアリング装置1の動作について説明する。
以下では、特徴的なチルトロック機構85について説明し、テレスコロック機構78の説明は省略する。
運転者がチルト調整やテレスコ調整をした後に、操作部材51を回転させると、第2ツース部材53は、弾性部材54を圧縮させながら締付軸50の中心軸線C1に沿って右側Y1に移動し、図5に示すように、突出部61の押圧面61Bによって左側Y2の側板30のチルト溝32の周縁部32Aを押圧する。図3を参照して、これにより、第2ツース部材53と第2ツース部材68との左右方向Yにおける間隔が狭まり、一対の側板30は、第2ツース部材53と第2ツース部材68との間で左右方向Yの両側から締め付けられる。各側板30と被締付部34との間、および、ロアージャケット23とアッパージャケット22との間がそれぞれ摩擦保持されるので、コラムジャケット4の回動および伸縮が不能となり、操舵部材11(図1参照)がチルト方向Cおよび軸方向Xに移動不能となる。
チルト方向Cおよび軸方向Xにおいて操舵部材11の位置が固定されているときのステアリング装置1の状態を「ロック状態」と呼ぶ。なお、通常の運転時ではステアリング装置1はロック状態である。
ロック状態のステアリング装置1において、操作部材51を先程とは逆方向へ回転させると、第2ツース部材53は、弾性部材54によって付勢されて左側Y2に移動する。これにより、第2ツース部材53と第2ツース部材68との間隔が広がり、第2ツース部材53と第2ツース部材68との間における一対の側板30に対する締め付けが解除される。各側板30と被締付部34との間、および、ロアージャケット23とアッパージャケット22との間のそれぞれの摩擦保持が解除され、操舵部材11(図1参照)がチルト方向Cおよび軸方向Xに移動可能となる。
チルト方向Cおよび軸方向Xにおいて操舵部材11の位置の固定が解除されているときのステアリング装置1の状態を「解除状態」と呼ぶ。
締付軸50、操作部材51、カム52、第2ツース部材53、第2ツース部材68、ナット69、針状ころ軸受70およびスラストワッシャ71は、締付機構80を構成している。締付機構80は、操舵部材11(図1参照)のチルト調整およびテレスコ調整を可能にしたり、チルト調整やテレスコ調整を終えた操舵部材11の位置をロックしたりするためのものである。
ここで、ロック状態では、チルト調整位置に応じて、第1歯列44Lの第1歯44と第2歯列63Lの第2歯63とが、歯同士が重ならない状態(位相が一致)、または、歯同士が重なる状態(位相が不一致)となる。
図6は、図3におけるVI−VI線に沿った断面図である。図6では、説明の便宜上、第2ツース部材53を二点鎖線で示し、第2ツース部材53よりも紙面の奥側にある部材を実線で示している。図3を参照して、右側Y1の側板30の周辺に配置された一対の離間部材65、第1ツース部材66、弾性部材67および第2ツース部材68の動作については、左側Y2の側板30の周辺に配置された一対の離間部材40、第1ツース部材41、弾性部材54および第2ツース部材53の動作と同じである。よって、以下では、左側Y2の側板30側の構成について詳しく説明し、右側Y1の側板30側の構成についての説明については省略する。
図6を参照して、操作部材51(図3参照)の操作に応じて第2ツース部材53が右側Y1に移動する際に、第1歯列44Lの第1歯44と、第2歯列63Lの第2歯63とが左側Y2から見て重ならない位置関係にある場合、操作完了時には、第1歯44と第2歯63とがチルト方向Cにおいて交互に並びつつ、突出部61の押圧面61Bは左側Y2の側板30のチルト溝32の周縁部32Aを押圧する。よって、第1歯列44Lの第1歯44および第2歯列63Lの第2歯63に阻害されることなく、ロック状態に達することができる。
図7は、図6において第2歯列63Lが第1歯列44Lに乗り上げた状態を示した図である。
一方、図7に示すように、第2ツース部材53が右側Y1に移動する際、第1歯列44Lの第1歯44と、第2歯列63Lの第2歯63とが左側Y2から見て重なる位置関係にある場合、突出部61の押圧面61Bが左側Y2の側板30のチルト溝32の周縁部32Aを押圧する前に、第2歯列63Lが第1歯列44Lに乗り上げる。第2歯列63Lが第1歯列44Lに乗り上げて第1歯列44Lと第2歯列63Lとが互いに噛み合わない状態をツースオンツースの状態という。第1歯列44Lと第2歯列63Lとは、噛み合わない状態であっても互いに圧接している。
図8は、図5において第2歯列63Lが第1歯列44Lに乗り上げた状態を示した図である。
図8を参照して、前述したように、一対の離間部材40は、第1歯列44Lを左側Y2の側板30から左側Y2に離間させるように第1ツース部材41を支持している。そのため、第1歯列44Lの右側Y1には、空間44Dが存在する。よって、第1歯列44Lに第2歯列63Lが乗り上げたときには、第1歯列44Lの第1歯44を左側Y2の側板30側へ向けて撓ませることができる。この状態で、第1歯44の歯先44Cは、空間44D内に収容されている。
このように第1歯44が撓むことによって、ツースオンツースの状態であっても、第2ツース部材53の突出部61の押圧面61Bが左側Y2の側板30を押圧するまで、ツース部材53を移動させることができる。したがって、操作部材51が操作途中で回転不能となることなく、ステアリング装置1はロック状態に達することができる。ちなみに、ツースオンツースの状態で押圧面61Bが左側Y2の側板30を押圧できない状態は、ハーフロックと呼ばれ、ステアリング装置1がロック状態に達していない。
以上のように、このステアリング装置1では、第1歯列44Lと第2歯列63Lとの位置関係に関わらず、ロック状態になることができる。すなわち、チルト調整位置がどの位置であってもステアリング装置1がロック状態になることができる、いわゆる無段階ロックが可能である。
図9は、図5において解除状態を示した図である。
前述したように、ロック状態から解除状態へ変化する際、第2ツース部材53は、弾性部材54の付勢力によって左側Y2へ移動する。そのため、第2ツース部材53の第2歯列63Lは、図9に示すように、第1ツース部材41の第1歯列44Lから左側Y2へ離間する。ロック状態でツースオンツースによって第1歯44が撓んでいた場合、ロック状態から解除状態への変化に伴い、第1歯44は、弾性変形する前の状態へ戻る。
解除状態では、第2ツース部材53の突出部61において第2歯列63Lが固定されている部分61Cよりも右側Y1の部分が貫通孔45に挿通されている。そのため、突出部61の直交面61Aと第1歯列44Lとによって、締付軸50に対する第2ツース部材53の空転が防止されている。
次に、ステアリング装置1の車両衝突時の動作について説明する。
図1を参照して、車両衝突時に運転者が操舵部材11に衝突する二次衝突が発生すると、操舵部材11には、衝撃が伝達される。この衝撃は、チルト方向Cおよび軸方向Xの成分に分解される。
チルト方向Cの分力により、操舵部材11が連結されたステアリングシャフト3を保持するコラムジャケット4がチルト方向Cに移動しようとする。このため、図3を参照して、第2ツース部材53は、コラムジャケット4とともにチルト方向Cに移動しようとする。一方、車体2(図1参照)に固定されたアッパーブラケット6によって支持された第1ツース部材41は、チルト方向Cへは移動しない。
図5および図6に示すように、第1歯列44Lの第1歯44と第2歯列63Lの第2歯63とが重ならずに交互に並ぶ状態の場合、両者が噛み合うことにより第1歯列44Lに対する第2歯列63Lのチルト方向Cにおける位置が固定される。第2歯列63Lは、第1歯列44Lと第2歯列63Lとの間で発生するチルト方向Cの力を受ける。
一方、図8に示すように第1歯列44Lに第2歯列63Lが乗り上げた状態の場合、第1歯44は、前述したように左右方向Yに弾性変形して右側Y1に撓んでいる。この状態でチルト方向Cの分力が加わると、第2ツース部材53が移動を開始してから第2歯列63Lが第1歯列44Lに乗り上げない位置で、第1歯列44Lが弾性変形する前の状態に戻り、図5に示すように第1歯列44Lと第2歯列63Lとが噛み合う。
第1歯列44Lと第2歯列63Lとが噛み合うことによって、コラムジャケット4をチルト方向Cに保持している保持力が大幅に向上する。こうして二次衝突初期のコラムジャケット4の空走を抑え、二次衝突時の離脱性能を安定化することが可能となる。
二次衝突による噛合時、第2歯列63Lは、第1歯列44Lと第2歯列63Lとの間で発生するチルト方向Cの力を受ける。よって、第2歯列63Lの第2歯63は、二次衝突時の衝撃に耐え得るために、所定以上の強度(厳密には剪断強度)を有する必要がある。
ステアリング装置1では、車体2側の第1ツース部材41の第1歯列44Lを弾性変形可能に構成しているので、操作部材51の操作に応じて移動する第2ツース部材53を弾性変形可能に構成せずに済む。したがって、第2ツース部材53の材質を、弾性変形可能な材質に制限されることなく、必要な剪断強度を有する種々の材質の中から自由に選択できる。
また、第2ツース部材53は、アッパーブラケット6よりも強度が高いので、第2歯63の剪断強度の向上を図れる。
また、第2ツース部材53は、焼結体を含むので、第2歯63の剪断強度の向上を一層図れる。
また、第2歯列63Lでは、第2ツース部材53の突出部61に第2歯63の歯元部63Cが固定されているのに加えて、第2歯63おいて左右方向Yの一端部63Bが第2ツース部材53の本体部60に固定されている。そのため、歯元部63Cのみが突出部61に固定されていて左右方向Yの一端部63Bが本体部60に固定されていない構成と比較して、図4の二点鎖線で囲んだ部分の拡大図にハッチングで示すように第2歯63の剪断面積を増大させることができる。したがって、第2歯63の剪断強度の向上を一層図れる。
また、第2歯63の剪断強度を向上させることによって、二次衝突時により高い衝撃に耐え得るので、チルト方向Cにおける操舵部材11の位置を保持する力、すなわちチルト保持力の向上が図れる。
また、第2歯63の剪断強度の向上を図れるので、歯元部63Cのみが突出部61に固定されていて左右方向Yの一端部63Bが本体部60に固定されていない構成と比較して、第2歯63の数を少なくすることができる。これにより、第2ツース部材53の小型化が図れる。
また、本実施形態のチルトロック機構85では、第1歯列44Lと第2歯列63Lとが噛み合った状態では、軸方向Xから見て、第1歯44と第2歯63とが重なって配置される。一方、本実施形態のチルトロック機構85とは異なり締付軸50の中心軸線C1と直交して歯筋が延びる比較例の構成では、歯同士が噛み合った状態で歯同士が左右方向Yに並んで配置される。そのため、本実施形態のチルトロック機構85では、比較例の構成のチルトロック機構よりも左右方向Yに小型化を図れる。
また、右側Y1のチルトロック機構86においても、左側Y2のチルトロック機構85の上記の効果と同様の効果を奏する。
次に、本発明の第1変形例について説明する。
図10は、本発明の第1変形例を示した概略図である。図10において上記で説明した部材と同様の部材には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する(後述する図11および図12も同様)。
図10を参照して、第1変形例の一対の離間部材90は、左側Y2の側板30と一体に設けられている。離間部材90は、プレス成形によって、左側Y2の側板30を右側Y1から二段階に押し出すことによって形成される。離間部材90は、一段階目のプレス成形によって押し出される介在部としての第1突起90Aと、二段階目のプレス成形によって押し出される第2挿入部としての第2突起90Bとを含む。
第1突起90Aが第1ツース部材41と左側Y2の側板30との間に介在されている。第2突起90Bは、第1ツース部材41の第2支持孔42Aに圧入状態で挿入されている。これにより、第1ツース部材41は、離間部材90を介してアッパーブラケット6に支持されている。したがって、一対の離間部材90は、第1歯列44Lを左側Y2の側板30から左側Y2に離間させるように第1ツース部材41を支持している。
また、第1突起90Aによって、第1ツース部材41と左側Y2の側板30との間に空間90Cが形成される。ツースオンツースの状態で第1歯44が右側Y1へ撓んだ際に、歯先44Cが空間90C内に収容される(図10の二点鎖線参照)。
第1変形例によれば、本実施形態と同様の効果を奏する。また、離間部材90を側板30と別部品として設ける必要がないので部品点数を削減できる。
次に本発明の第2変形例について説明する。
本発明の第2変形例を示した概略図である図11を参照して、第2変形例のステアリング装置1は、本実施形態の離間部材40(図5参照)および第1変形例の離間部材90(図10参照)を含んでいない。第2変形例のステアリング装置1は、左側Y2の側板30が右側Y1からプレス成形されることによって形成された一対の凸部91と、左側Y2の側板30が左側Y2からプレス成形されることによって形成された凹部92とを含む。
一対の凸部91は、軸方向Xに互いに間隔を隔てている。凸部91は、第1ツース部材41の第2支持孔42Aに圧入状態で挿入されている。これにより、第1ツース部材41は、アッパーブラケット6に支持されている。
凹部92は、第1ツース部材41と左側Y2の側板30との間に空間92Aを形成している。空間92Aは、第1歯列44Lとアッパーブラケット6の左側Y2の側板30との間に介在されている。このように、第1ツース部材41は、第1歯列44Lが左側Y2の側板30から左側Y2に離間して配置されるように左側Y2の側板30によって支持されている。ツースオンツースの状態で第1歯44が右側Y1へ撓んだ際に、歯先44Cが空間92A内に収容される(図11の二点鎖線参照)。
第2変形例によれば、本実施形態と同様の効果を奏する。また、第1歯列44Lを左側Y2の側板30から離間して配置するための部材を左側Y2の側板30とは別に設ける必要がないので、部品点数を削減できる。
なお、第1変形例および第2変形例は、右側Y1のチルトロック機構86にも適用することができる。
次に、本発明の第3変形例について説明する。
図12は、本発明の第3変形例の第1ツース部材96および第2ツース部材97の分解斜視図である。
図12を参照して、第3変形例のステアリング装置1は、本実施形態の第1ツース部材41および第2ツース部材53に代えて、第1ツース部材96および第2ツース部材97を含む。
詳しくは、第1歯列44Lは、第1ツース部材96の被支持部42から軸方向Xの両外側へ向けて突出している。第3変形例の第1歯44の歯元部44Bは、歯筋44Aよりも第1ツース部材96において軸方向Xの内側に配置されている。
第2ツース部材97は、突出部61に代えて、第1突出部98および一対の第2突出部99を含む。第1突出部98の右側面は、押圧面61Bである。ボス部62は、第1突出部98から右側Y1へ向けて突出している。
第2突出部99は、第1突出部98を挟んで軸方向Xに互いに間隔を隔てて配置されている。一対の第2突出部99の軸方向Xにおける両内側の面は、対向面60Aと直交する直交面61Aである。第3変形例の第2歯63の歯元部63Cは、歯筋63Aよりも第2ツース部材97において軸方向Xの両外側に配置されている。操作部材51の操作に応じて第2ツース部材97が右側Y1へ移動することによって、第1歯列44Lと第2歯列63Lとが噛み合う。この状態で、一対の第2突出部99は、第1ツース部材96を軸方向Xから挟むように位置している。
第3変形例によれば、本実施形態と同様の効果を奏する。
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、本実施形態とは異なり、ステアリング装置1は、左側Y2のチルトロック機構85または右側Y1のチルトロック機構86のうちのいずれか一方を含んでいてもよい。
また、弾性部材54は、チルト溝32の周縁部32Aと第2ツース部材53の突出部61の押圧面61Bとの間に配置されていてもよい。
また、ステアリング装置1は、テレスコロック機構78に限らず、異なる構造のテレスコロック機構を備えてもよいし、本実施形態とは異なり、テレスコロック機構78を含んでいなくてもよい。
また、ステアリング装置1は、テレスコ調整機能を備えず、チルト調整機能のみを備える構成であってもよい。
また、ロアージャケット23は、一対の側板30の挟持により縮径してアッパージャケット22を保持する構成であればよく、例えば、スリット33は前側X2が閉端となっていてもよい。また、ステアリング装置1は、ロアージャケット23に代えて、縮径せずにアッパージャケット22を保持する構成であってもよい。
また、チルトロック機構85およびチルトロック機構86は、本実施形態とは異なり、アッパーブラケット6の連結板31(図2参照)と車体2(図1参照)とを連結するカプセル(図示せず)を有するカプセルタイプのステアリング装置1にも適用可能である。二次衝突時には、カプセルにおよび連結板31に跨って挿入された樹脂ピン(図示せず)が破断されることでアッパーブラケット6が車体2から離脱する。
また、ステアリング装置1は、操舵部材11の操舵が補助されないマニュアルタイプのステアリング装置に限らず、電動モータによって操舵部材11の操舵が補助されるコラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置(C−EPS)であってもよい。
1…ステアリング装置、2…車体、3…ステアリングシャフト、3A…一端、4…コラムジャケット、6…アッパーブラケット、11…操舵部材、40,65,90…離間部材、41,66,96…第1ツース部材、44…第1歯、44A…歯筋、44L…第1歯列、51…操作部材、53,68,97…第2ツース部材、60…本体部、60A…対向面、61,99…突出部、61A…直交面、63…第2歯、63A…歯筋、63B…一端部、63C…歯元部、63L…第2歯列、C…チルト方向、X…軸方向、Y…左右方向、Y1…右側、Y2…左側

Claims (5)

  1. 一端に操舵部材が連結されるステアリングシャフトと、
    前記ステアリングシャフトを保持し、前記ステアリングシャフトの軸方向に対して上下に交差する方向であるチルト方向に移動可能なコラムジャケットと、
    車体に固定され、前記コラムジャケットを支持するブラケットと、
    前記ブラケットに対する前記コラムジャケットの移動を可能および不能とするために操作される操作部材と、
    前記軸方向および前記チルト方向の両方に対する直交方向に延びる歯筋を有し前記チルト方向に沿って並ぶ複数の第1歯で構成されて前記直交方向に弾性変形可能な第1歯列が設けられ、前記第1歯列が前記ブラケットから前記直交方向に離間して配置されるように前記ブラケットによって支持された第1ツース部材と、
    前記直交方向に延びる歯筋を有し、前記チルト方向に沿って並ぶ複数の第2歯で構成された第2歯列を含み、前記第1ツース部材に前記直交方向から対向し、前記コラムジャケットとともに前記チルト方向に移動可能であり、前記操作部材の操作に応じて前記直交方向に移動可能な第2ツース部材とを含む、ステアリング装置。
  2. 前記第2ツース部材は、前記ブラケットよりも強度が高い、請求項1に記載のステアリング装置。
  3. 前記第2ツース部材は、焼結体を含む、請求項1または2に記載のステアリング装置。
  4. 前記第2ツース部材は、前記第1ツース部材に前記直交方向から対向する対向面を有する本体部と、前記対向面よりも前記第1ツース部材側に突出し、前記対向面と直交する直交面を有する突出部とを一体的に含み、
    前記複数の第2歯のそれぞれは、歯筋方向の一端である端部と、歯元部とを含み、
    前記端部は前記対向面に固定されるとともに、前記歯元部は前記直交面に固定されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載のステアリング装置。
  5. 前記第1ツース部材と前記ブラケットとの間に介在され、前記第1歯列を前記ブラケットから前記直交方向に離間させる離間部材を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のステアリング装置。
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