JP2018177187A - 自動車用電動式ステアリングコラム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品数が低減でき、重量が減少でき、構造が単純化でき、剛性が増大できる自動車用電動式ステアリングコラム装置を提供する。
【解決手段】一側部にスロットが貫通形成されたパイプ構造として車体に固定されるハウジング３００と、ハウジングの内径部に前後進可能に挿入され、ステアリングシャフト１００にロック締結されるテレスコピックパイプ２００と、テレスコピックパイプの内径部に配置されるテレスコピックブラケット４００と、スロットを介してテレスコピックパイプとテレスコピックブラケットを相互結合させて、テレスコピックパイプとテレスコピックブラケットに前後進移動動力を提供する駆動装置５００と、を含んで構成される。
【選択図】図７

Description

本発明は、自動車用電動式ステアリングコラム装置に係り、より詳細には、部品数が低減でき、重量が減少でき、構造が単純化でき、剛性が増大できる自動車用電動式ステアリングコラム装置に関する。

通常、自動車用操向装置は、運転者とステアリングホイールとの間の距離を調節するためのテレスコピック装置と、ステアリングホイールの上下のチルト角度を調節するチルト装置を含んで構成される。テレスコピック装置は、ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトの前後長さを調節するもので、運転者とステアリングホイールとの間の距離を運転者の体形に合わせて所望の距離に調節するという一種の便宜装置である。テレスコピック装置には、運転者が直接、ステアリングホイールとステアリングシャフトを軸方向に前後動させる受動方式と、操作性を向上させたモータの動力を用いる電動方式がある。

従来のステアリングコラム装置に含まれる電動式テレスコピック装置を図１〜４を参照して説明する。図１〜３で符号「１０」はステアリングシャフトを指す。ステアリングシャフト１０は、前後長さを調節するためにスプライン結合された第１ステアリングシャフト１１と、第２ステアリングシャフト１２で構成される。すなわち、固定状態の第２ステアリングシャフト１２に対して第１ステアリングシャフト１１が前後進可能にスプライン結合されている。特に、ステアリングシャフト１０の外径部には、第１パイプ２１、第２パイプ２２、及びパイプ形態のハウジング２３からなる全部で３つのパイプが互いにオーバーラップ配置される。具体的には、第１パイプ２１は、第１ステアリングシャフト１１の外径部に前後移送可能に配置され、第２パイプ２２は、車体（例えば、カウルパネル）に固定され、かつ第２ステアリングシャフト１２の外径部に配置され、ハウジング２３は、第１パイプ２１と第２パイプ２２の外径面に移送可能に密着配置される。

ここで第１パイプ２１には、ロックホール２１−１が形成され、第１ステアリングシャフト１１にはロックホール２１−１にロック挿入されるロック突起１１−１が形成される。また、ハウジング２３の外径面にはブラケット３０が装着され、ブラケット３０にはモータ３１が固定装着される。さらに、モータ３１の出力側にはギヤボックス３２が装着され、ギヤボックス３２の内部に存在する雌ネジ（図示せず）にはスクリュ３４が前後進移送可能に結合される。また、スクリュ３４の前端部と第１パイプ２１の外径部との間には、テレスコピックブラケット３５が連結される。

したがって、モータ３１の駆動によってギヤボックス３２内の雌ネジが正方向または逆方向に回転すると、スクリュ３４が前進又は後進方向に直線移送され、テレスコピックブラケット３５によってスクリュ３４に連結された第１パイプ２１が前進または後進するようになり、それと共に第１パイプ２１にロック締結された第１ステアリングシャフト１１が前進または後進することによって、第１ステアリングシャフト１１に連結されたステアリングホイールと運転者との間の前後距離が自動調節される。

一方、車両の事故で、運転者の身体がステアリングホイールに衝突すると、図３に示すように、ステアリングホイールに連結された第１パイプ２１を始め、第１パイプ２１の外径面に密着されたハウジング２３、ハウジング２３の外径部に装着されたブラケット３０、及びモータ３１などが全部車両の前方に向かって一定の長さ前進するコラップス（ｃｏｌｌａｐｓｅ）が生じるので、運転者がステアリングホイールに衝突する時の衝撃エネルギを吸収して、運転者の傷害を低減できる。

しかしながら、上述の従来の電動式テレスコピック装置は、次のような問題点がある。第１に、電動式テレスコピック機能及びコラップスによる衝撃エネルギを吸収するために、第１パイプと第２パイプ、パイプ形態のハウジングなど、パイプの部品数が多くなって、重量及びコストが上昇する。第２に、第１パイプと第２パイプ、パイプ形態のハウジングなど、各パイプ間のオーバーラップ長さが短いため剛性に劣る。第３に、図４に示すように、第１パイプ２１の外径面とハウジング２３の内径面が互いに真円を成してスライド可能に接触しなければならないが、第１パイプ２１の外径面とハウジング２３の内径面が加工公差によって真円を成すことが難しく、相互間に遊隔が発生し、それによるノイズが出る。第４に、第１パイプ２１の外径面とハウジング２３の内径面の間の遊隔があると、第１パイプ２１が前後進するテレスコピック作動時、ハウジング２３との接触摩擦によるノイズが出る。

特開２０１２−１２１５５４号公報

本発明の目的は、上述の問題点を解決するためになされたもので、ステアリングホイールに連結されるテレスコピックパイプと、テレスコピックパイプの外径部にオーバーラップ配置されるパイプ形態のハウジングと、テレスコピックパイプを前後進移送させる駆動手段の構成に基づいて電動式テレスコピック機能が容易に得られ、既存に比べてパイプの部品数を低減して重量及びコストを低減でき、テレスコピックパイプとハウジングとの間のオーバーラップ長さを増加させて剛性を増大できる自動車用電動式ステアリングコラム装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、運転者がステアリングホイールにぶつかる衝突事故の場合、テレスコピックパイプのコラップス時の衝突エネルギを吸収できるベンドプレートをテレスコピックパイプとブラケットとの間に連結させることによって、運転者がステアリングホイールに衝突する時の衝撃エネルギを容易に吸収できるようにすることにある。また、本発明のさらに他の目的は、テレスコピックパイプの外径面とハウジングの内径面との間の接触方式を４つ以上の支持構造物で支持する方式を用いて、テレスコピックパイプとハウジングとの間の遊隔をなくして、ノイズの発生を防止することにある。

本発明による自動車用電動式ステアリングコラム装置は、一側部にスロットが貫通形成されたパイプ構造として車体に固定されるハウジングと、ハウジングの内径部に前後進可能に挿入され、ステアリングシャフトにロック締結されるテレスコピックパイプと、テレスコピックパイプの内径部に配置されるテレスコピックブラケットと、前記スロットを介してテレスコピックパイプとテレスコピックブラケットを相互結合させて、テレスコピックパイプとテレスコピックブラケットに前後進移動動力を提供する駆動装置と、を含んで構成されることを特徴とする。

特に、前記テレスコピックブラケットは、テレスコピックパイプの内径面に密着するアーチ状区間板と、テレスコピックパイプの内径面から離隔される直線区間板が円周方向に沿って一体に繰り返し形成され、一側端部に雌ネジ穴が形成された構造であることを特徴とする。

前記テレスコピックブラケットの直線区間板の内面には、ベンドプレートが挿入貫通される誘導孔がさらに形成されることを特徴とする。

前記スロットは、テレスコピックパイプとテレスコピックブラケットの前後移送距離を限定する長さをもって前後方向に沿って延長形成されることを特徴とする。

前記駆動装置は、ハウジングの外径部に装着されるモータと、モータの出力軸に連結されるスクリュと、スクリュが元の位置で回転可能に挿入締結される前後進ブロックと、前後進ブロックからテレスコピックブラケットの雌ネジ穴に締結されてテレスコピックブラケットとテレスコピックパイプとの間を結合させるボルトと、で構成されることを特徴とする。

前記ボルトの頭部の周縁面にはハウジングのスロット入口面にスリップ接触可能な材質からなるテレスコピックブッシュが付着されることを特徴とする。

前記ボルトの頭部の底面部には、テレスコピックパイプをテレスコピックブラケットに対して引き締めて密着させる衝突吸収用ブッシュが挿入されることを特徴とする。

前記テレスコピックパイプの内径の末端部に一端部が固定される直線プレートと、直線プレートの他端部から延びてテレスコピックブラケットの誘導孔を通過すると共にテレスコピックブラケットの後端部側に延長配列される曲線型断面の拘束プレートと、で構成されるベンドプレートをさらに含むことを特徴とする。

前記ベンドプレートの直線プレートは、テレスコピックブラケットの直線区間板とテレスコピックパイプとの間の離隔している空間上に直線配列されることを特徴とする。

前記ベンドプレートの拘束プレートは、外側で膨らんでいる曲線型断面を持つことによって、テレスコピックブラケットの直線区間板の内面に摩擦可能に接触配列されることを特徴とする。

前記ハウジングの内径面には、テレスコピックパイプの外径面に密着する３つまたは４つ以上の荷重支持用構造物が円周方向に沿って等間隔をもって一体に突出形成されることを特徴とする。

前記荷重支持用構造物は、ハウジングの入口側内径面に集中的に形成され、前端部から後端部に向かって順次広くなる幅を有することを特徴とする。

本発明は、次のような効果を提供する。第１に、ステアリングホイールのテレスコピック機能を実現するためのパイプの部品数を既存に比べて低減して重量及びコストの低減が得られ、テレスコピックパイプとハウジングとの間のオーバーラップ長さを増加させて剛性の増大を図ることができる。第２に、テレスコピックパイプのコラップス時の衝突エネルギを吸収できるベンドプレートをテレスコピックパイプとブラケットとの間に連結させることによって、運転者がステアリングホイールに衝突する時の衝撃エネルギを容易に吸収することができる。第３に、テレスコピックパイプの外径面とハウジングの内径面との間の接触方式を４つ以上の支持構造物で支持する方式を用いたことで、テレスコピックパイプとハウジングとの間の遊隔をなくして騒音の発生を防止することができる。

従来の電動式テレスコピック装置を示す側面図である。 従来の電動式テレスコピック装置を示す断面図である。 従来の電動式テレスコピック装置の衝突時の作動状態を示す平面図である。 従来の電動式テレスコピック装置の第１パイプとハウジングとの間に遊隔が発生することを示す断面図である。 本発明による自動車用電動式ステアリングコラム装置を示す斜視図である。 本発明による自動車用電動式ステアリングコラム装置を示す要部拡大斜視図である。 本発明による自動車用電動式ステアリングコラム装置を示す断面図である。 図７のＡ−Ａ線の断面図である。 本発明による自動車用電動式ステアリングコラム装置のハウジングの内部構造を示す斜視図である。 本発明による自動車用電動式ステアリングコラム装置のハウジングとテレスコピックパイプの間の接触構造を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図５〜図８は、本発明による自動車用電動式ステアリングコラム装置を示す図面で、各図面で図面符号「３００」はハウジングを指す。ハウジング３００は、中空パイプの形態であって、その後端部が車体（例えば、カウルパネルなど）にマウント固定される。特にハウジング３００の一側部には、スロット３０２が前後方向に沿って延長形成され、このスロット３０２の前後の長さは、後述するようにテレスコピックパイプ２００とテレスコピックブラケット４００の前後移送距離を限定する水準で決定される。

ハウジング３００の内径部には、テレスコピックパイプ２００が前後進可能に挿入され、テレスコピックパイプ２００の後端部がハウジング３００の内径部とオーバーラップされる。また、ステアリングホイールに連結されるステアリングシャフト１００がテレスコピックパイプ２００の内径部に挿入されてロック締結される。具体的には、テレスコピックパイプ２００の前端部にロックホール２１０が形成され、ステアリングシャフト１００にはロック突起１１０が形成され、ロック突起１１０をロックホール２１０に挿入締結させることによって、ステアリングシャフト１００がテレスコピックパイプ２００の内径部に挿入されてロック締結される。ここで、ステアリングシャフト１００とテレスコピックパイプ２００が互いにロック締結された状態でハウジング３００の内径部に沿って移動可能に配列される。

本発明によれば、テレスコピックパイプ２００の内径部にテレスコピックブラケット４００が設けられ、ハウジング３００のスロット３０２を介してテレスコピックパイプ２００とテレスコピックブラケット４００が駆動装置５００によって相互結合され、駆動装置５００は互いに結合されたテレスコピックパイプ２００とテレスコピックブラケット４００に前後進移動するための動力を提供する。テレスコピックブラケット４００は、図７に示すように、テレスコピックパイプ２００の内径面に密着するアーチ状断面のアーチ状区間板４０２と、テレスコピックパイプ２００の内径面から離隔される直線断面の直線区間板４０４が円周方向に沿って一体に繰り返し形成され、一側端部に雌ネジ穴４０６が形成された構造である。テレスコピックブラケット４００の直線区間板４０４の内面には、後述するようにベンドプレート６００が挿入貫通する誘導孔４０８が貫通形成される。

駆動装置５００は、ハウジング３００の外径部に装着されるモータ５０２と、モータ５０２の出力軸に連結されてハウジング３００の長さ方向に沿って配列されるスクリュ５０４と、スクリュ５０４とネジ締結されてスクリュ５０４が元の位置で回転時に前進または後進運動する前後進ブロック５０６と、前後進ブロック５０６から挿入された後、テレスコピックブラケット４００の雌ネジ穴４０６に締結されてテレスコピックブラケット４００とテレスコピックパイプ２００との間を相互結合させるボルト５０８などを含んで構成される。この際、ボルト５０８の頭部の周縁面には、ハウジング３００のスロット３０２の入口面にスリップ接触可能な材質からなる「Ｌ」字断面のテレスコピックブッシュ５１０が付着されることによって、前後進ブロック５０６の前後進移動時に前後進ブロック５０６がハウジング３００に直接接触せず、テレスコピックブッシュ５１０がハウジング３００のスロット３０２の入口面とスライド接触する。

ここで、前後進ブロック５０６の前後移送時、テレスコピックブッシュ５１０がハウジング３００のスロット３０２の入口面とスライド接触することによって、前後進ブロック５０６とハウジング３００との間の直接的な摩擦抵抗力をなくすことができ、前後進ブロック５０６の前後移動が円滑に行われる。また、ボルト５０８の頭部の底面部には、衝突吸収用ブッシュ５１２が挿入されるが、この衝突吸収用ブッシュ５１２は、前後進ブロック５０６からテレスコピックブラケット４００の雌ネジ穴４０６にボルト５０８が締結される時、テレスコピックパイプ２００をテレスコピックブラケット４００に対して引き締めて密着させる役割をするだけでなく、後述するように衝突事故時にテレスコピックパイプ２００のコラップス移送を案内する役割をする。

ここで、本実施例の構成に基づいて形成されるステアリングホイールの電動式テレスコピック作動の流れを説明すると次の通りである。先ず、駆動装置５００のモータ５０２が駆動されると、モータ５０２の出力軸に連結されたスクリュ５０４が元の位置で回転する。次に、スクリュ５０４とネジ締結された前後進ブロック５０６が、スクリュ５０４が元の位置で回転することにより前進または後進方向に直線運動するようになり、この際、前後進ブロック５０６の前進または後進距離は、ボルト５０８がハウジング３００の一側部に形成されたスロット３０２に沿って前進または後進する距離に限定される。

引き続き、前後進ブロック５０６とボルト５０８を媒介として結合されたテレスコピックパイプ２００とテレスコピックブラケット４００が前進または後進するようになって、テレスコピックパイプ２００にロック締結されたステアリングシャフト１００も共に前進または後進する。結局、ステアリングシャフト１００に連結されたステアリングホイールが前進または後進することによって、運転者の上体とステアリングホイールとの間の距離が運転者が所望する距離に調節される。

このように、従来のステアリングシャフトのテレスコピック機能を実現するために全部で３つのパイプがオーバーラップ配置される構造に比べて、ステアリングシャフトに連結されるテレスコピックパイプ及び車体に固定されるパイプ形態のハウジングの２つのパイプだけでもテレスコピック機能を実現することができ、既存に比べてパイプの部品数を低減して重量及びコストの低減が得られ、テレスコピックパイプとハウジングとの間のオーバーラップ長さを増加させて剛性の増大を図ることができる。

一方、車両衝突事故時に運転者の上体部分がステアリングホイールにぶつかる衝撃を吸収するベンドプレート６００が、テレスコピックブラケット４００とテレスコピックパイプ２００との間に装着される。より詳細には、ベンドプレート６００は、図８に示すように、テレスコピックパイプ２００の内径の末端部に一端部が溶接によって固定される直線プレート６０２と、この直線プレート６０２の他端部から１８０°折曲されてテレスコピックブラケット４００の誘導孔４０８を通過すると共にテレスコピックブラケット４００の後端部側に延長配列される曲線型断面の拘束プレート６０４と、で構成される。

この際、ベンドプレート６００の直線プレート６０２は、テレスコピックブラケット４００の直線区間板４０４とテレスコピックパイプ２００との間の離隔している空間上に直線配列され、ベンドプレート６００の拘束プレート６０４は、外側に膨らんでいる曲線型断面を持つことによって、テレスコピックブラケット４００の直線区間板４０４の内面に摩擦可能に接触配列される。それによって、車両事故によって運転者の身体がステアリングホイールに衝突する場合、ステアリングシャフト１００に連結されたテレスコピックパイプ２００が車両の前方に向かって一定の長さ前進するコラップス（ｃｏｌｌａｐｓｅ）が行われ、衝突エネルギが容易に吸収される。

具体的には、車両事故によって運転者の身体がステアリングホイールに衝突する場合、前記テレスコピックパイプ２００がコラップス（ｃｏｌｌａｐｓｅ）方向に移送される瞬間、テレスコピックパイプ２００が衝突吸収用ブッシュ５１２と摩擦して衝突エネルギを吸収し、それと共に前記テレスコピックパイプ２００のコラップス方向への移動時、ベンドプレート６００が引っ張られて衝突エネルギを吸収する。さらに、テレスコピックパイプ２００がコラップス方向へ移動する場合、ベンドプレート６００が引っ張られる時、ベンドプレート６００の拘束プレート６０４がテレスコピックブラケット４００の直線区間板４０４の内面に摩擦接触することで、この時の摩擦エネルギを用いて衝突エネルギをより容易に吸収することができる。

このように、テレスコピックパイプ２００のコラップス時の衝突エネルギを吸収できるベンドプレート６００をテレスコピックパイプ２００とブラケット４００との間に連結させることによって、運転者がステアリングホイールに衝突する時の衝撃エネルギを吸収して運転者の傷害を低減することができる。

一方、図４を参照して前述したように、第１パイプ２１の外径面とハウジング２３の内径面との間に遊隔が発生することによって、第１パイプ２１が前後進するテレスコピック作動時に、ハウジング２３との接触摩擦によるノイズが発生するとの問題がある。このような問題を解決するために、図９及び図１０に示すように、ハウジング３００の内径面にはテレスコピックパイプ２００の外径面に密着する３つまたは４つ以上の荷重支持用構造物３１０が円周方向に沿って等間隔をもって一体に突出形成される。

好ましくは、荷重支持用構造物３１０は、ハウジング３００の入口側内径面に集中的に形成され、テレスコピックパイプ２００に対する支持面積を増大させるために、前端部から後端部に向かって順次広くなる幅を形成する。したがって、テレスコピックパイプ２００の外径面とハウジング３００の内径面との間が３つまたは４つ以上の荷重支持用構造物３１０によって綿密に支持されることによって、テレスコピックパイプ２００とハウジング３００との間の遊隔をなくし、ノイズの発生を防止することができる。さらに、テレスコピックパイプ２００とハウジング３００との間のオーバーラップ長さを増大させた状態で外力による曲げ荷重がテレスコピックパイプ２００に作用しても、テレスコピックパイプ２００の外径面とハウジング３００の内径面との間が３つまたは４つ以上の荷重支持用構造物３１０によって綿密に支持される状態であるため、曲げ荷重も容易に耐えられる剛性補強が得られる。

１００ ステアリングシャフト
１１０ ロック突起
２００ テレスコピックパイプ
２１０ ロックホール
３００ ハウジング
３０２ スロット
３１０ 荷重支持用構造物
４００ テレスコピックブラケット
４０２ アーチ状区間板
４０４ 直線区間板
４０６ 雌ネジ穴
４０８ 誘導孔
５００ 駆動装置
５０２ モータ
５０４ スクリュ
５０６ 前後進ブロック
５０８ ボルト
５１０ テレスコピックブッシュ
５１２ 衝突吸収用ブッシュ
６００ ベンドプレート
６０２ 直線プレート
６０４ 拘束プレート

Claims (12)

1. 一側部にスロットが貫通形成されたパイプ構造として車体に固定されるハウジングと、
   前記ハウジングの内径部に前後進可能に挿入され、ステアリングシャフトにロック締結されるテレスコピックパイプと、
   前記テレスコピックパイプの内径部に配置されるテレスコピックブラケットと、
   前記スロットを介してテレスコピックパイプとテレスコピックブラケットを相互結合させて、テレスコピックパイプとテレスコピックブラケットに前後進移動動力を提供する駆動装置と、
   を含んで構成されることを特徴とする自動車用電動式ステアリングコラム装置。
2. 前記テレスコピックブラケットは、テレスコピックパイプの内径面に密着するアーチ状区間板と、テレスコピックパイプの内径面から離隔される直線区間板が円周方向に沿って一体に繰り返し形成され、一側端部に雌ネジ穴が形成された構造であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電動式ステアリングコラム装置。
3. 前記テレスコピックブラケットの直線区間板の内面には、ベンドプレートが挿入貫通される誘導孔がさらに形成されることを特徴とする請求項２に記載の自動車用電動式ステアリングコラム装置。
4. 前記スロットは、テレスコピックパイプとテレスコピックブラケットの前後移送距離を限定する長さをもって前後方向に沿って延長形成されることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電動式ステアリングコラム装置。
5. 前記駆動装置は、
   ハウジングの外径部に装着されるモータと、
   モータの出力軸に連結されるスクリュと、
   スクリュが元の位置で回転可能に挿入締結される前後進ブロックと、
   前後進ブロックからテレスコピックブラケットの雌ネジ穴に締結されてテレスコピックブラケットとテレスコピックパイプとの間を結合させるボルトと、
   で構成されることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電動式ステアリングコラム装置。
6. 前記ボルトの頭部の周縁面にはハウジングのスロット入口面にスリップ接触可能な材質からなるテレスコピックブッシュが付着されることを特徴とする請求項５に記載の自動車用電動式ステアリングコラム装置。
7. 前記ボルトの頭部の底面部には、テレスコピックパイプをテレスコピックブラケットに対して引き締めて密着させる衝突吸収用ブッシュが挿入されることを特徴とする請求項５に記載の自動車用電動式ステアリングコラム装置。
8. 前記テレスコピックパイプの内径の末端部に一端部が固定される直線プレートと、直線プレートの他端部から延びてテレスコピックブラケットの誘導孔を通過すると共にテレスコピックブラケットの後端部側に延長配列される曲線型断面の拘束プレートと、で構成されるベンドプレートをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の自動車用電動式ステアリングコラム装置。
9. 前記ベンドプレートの直線プレートは、テレスコピックブラケットの直線区間板とテレスコピックパイプとの間の離隔している空間上に直線配列されることを特徴とする請求項８に記載の自動車用電動式ステアリングコラム装置。
10. 前記ベンドプレートの拘束プレートは、外側に膨らんでいる曲線型断面を持つことによって、テレスコピックブラケットの直線区間板の内面に摩擦可能に接触配列されることを特徴とする請求項８に記載の自動車用電動式ステアリングコラム装置。
11. 前記ハウジングの内径面には、テレスコピックパイプの外径面に密着する３つまたは４つ以上の荷重支持用構造物が円周方向に沿って等間隔をもって一体に突出形成されることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電動式ステアリングコラム装置。
12. 前記荷重支持用構造物は、ハウジングの入口側内径面に集中的に形成され、前端部から後端部に向かって順次広くなる幅を有することを特徴とする請求項１１に記載の自動車用電動式ステアリングコラム装置。

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