JP3900728B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に係り、詳しくは、テレスコ操作時における電動アシスト機構と他の装置との干渉防止等を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。
従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが一般に用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多かった。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等には採用が難しく、比較的大排気量の自動車でも走行燃費が無視できないほど低下することが避けられなかった。そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳと記す）が近年注目されている。ＥＰＳでは、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下（オルタネータに係るエンジンの駆動損失）も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長を有している。尚、ＥＰＳは、電動モータの装着部位によってコラムアシスト型やラックアシスト型等に分類されるが、現在は製造コストや設置スペース等に優れたコラムアシスト型が主流となっている。
【０００３】
一方、自動車のステアリング装置は、不特定多数の運転者により使用（操舵）されるため、個人の体格や運転姿勢等に対応して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い。このような要望に答えるべく、乗用車に限らず貨物車等においても、チルト機構やテレスコピック機構を採用するものが多くなっている。チルト機構は、ステアリングホイールの位置を上下方向に調整するための機構であり、ステアリングコラムを揺動自在に支持するチルトピボットと、所望の位置（揺動角度）でステアリングコラムを固定するチルトレバー等からなっている。また、テレスコピック機構は、ステアリングホイールの位置を前後方向（ステアリングシャフトの軸方向）に調整するための機構であり、ステアリングシャフトの伸縮に供される二重管式等の伸縮部と、所望の位置（伸縮量）でステアリングシャフトを固定するテレスコレバー等からなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の油圧式パワーステアリング装置では、チルト機構とテレスコピック機構とを成立させるべく、次のような方法が採られていた。
例えば、特開平５−２６２２３９号公報や特開平６−４０３４２号公報等に記載されたステアリング装置では、チルト機構とテレスコピック機構とを同一部位に形成し、単一のレバーをアンロック操作することによりチルト操作とテレスコ操作とが可能となるようにしている。ところが、コラムアシスト型電動パワーステアリング装置において、このような方法を採用した場合、テレスコ操作時にステアリングコラムに装着された電動アシスト機構が軸方向に大きく移動する。そのため、電動アシスト機構の移動空間を確保するべく、装置密度の高いインストルメントパネル近傍に大きなスペースを設ける必要が生じ、他の装置の設計自由度が減少する等の不具合があった。
【０００５】
また、実開平６−７８１５５号公報等に記載されたステアリング装置では、テレスコピック機構の上部に首振りチルト式のチルト機構を設け、チルト操作とテレスコ操作とをチルトレバーとテレスコレバーとによりそれぞれ行うようにしている。ところが、コラムアシスト型電動パワーステアリング装置において、このような方法を採用した場合、テレスコ操作時に電動アシスト機構が軸方向に大きく移動することに起因する上述した不具合の他、電動アシスト機構が介装されることも相俟って、ステアリング装置の全長が甚だ長くなり、自動車への搭載自体が困難になる等の問題もあった。
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、テレスコ操作時における電動アシスト機構と他の装置との干渉防止等を図った電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するべく、請求項１の発明では、上方シャフト部材と下方シャフト部材とから成り、該上方シャフト部材は上端部にステアリングホイールが装着され、該下方シャフト部材に対して軸方向に移動可能にかつ回転伝達可能に設けられたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトを回動自在に内部に支持すると共に車体側にチルト調整のため揺動可能に取付けられ、上方コラム部材と下方コラム部材とから成り、該上方コラム部材は該下方コラム部材に対してテレスコ位置調整用に軸方向に摺動可能であるステアリングコラムと、
前記下方コラム部材に取付けられ、前記ステアリングホイールの軸方向位置およびチルト位置の固定および調整を可能にするチルトテレスコロック・解除機構と、
前記ステアリングホイールの操舵力補助に供される電動アシスト機構と、を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記ステアリングコラムの前記下方コラム部材は前記電動アシスト機構のハウジングと一体であり、
前記ステアリングコラムの前記上方コラム部材は前記下方コラム部材に内嵌する軸方向嵌合部分を有し、該嵌合部分において前記上方コラム部材の外周にはスリーブが外嵌・固着されており、
前記上方コラム部材の前記嵌合部分内側に前記上方シャフト部材が軸受により支持されていて、
前記スリーブの内周面に前記軸受の外周面に対向して溝が形成されているものを提案する。
本発明では、テレスコ位置調整のため伸縮部が電動アシスト機構の上方に設けられているため、テレスコ操作時における電動アシスト機構と周辺装置との干渉が生じなくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の参考例および実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の参考例および実施形態に係る電動パワーステアリング装置の車室側部分を示す側面図であり、同図中の符号１はステアリングコラムを示している。ステアリングコラム１は、チルトブラケット３とピボットピン５とを介して、車体構造部材たるクロスメンバ７，９に固定されている。ステアリングコラム１には、その内部にステアリングアッパシャフト１１が回動自在に支持されると共に、先端部に電動モータ１３や減速ギヤボックス１５，アウトプットシャフト１７等からなる電動アシスト機構１９が一体化されている。減速ギヤボックス１５は、アルミ合金を素材とする鋳造品であり、その前端面に固着されたピボットブラケット２１にはピボットピン５が回動自在に嵌挿されている。図１中、２３はステアリングインタミシャフトであり、ユニバーサルジョイント２５を介してアウトプットシャフト１７の先端に連結されている。
【０００９】
ステアリングアッパシャフト１１の後端にはステアリングホイール２７が取り付けられており、運転者がステアリングホイール２７を回動させると、その回転力が電動アシスト機構１９により増大された後、アウトプットシャフト１７を介してステアリングインタミシャフト２３に伝達され、更に図示しないステアリングロアシャフトを介して車体下部のステアリングギヤに伝達される。
【００１０】
一参考例では、図２に示したように、ステアリングコラム１が、ステアリングホイール２７側に位置する鋼管製のインナコラム３１と、減速ギヤボックス１５から後方に延設されたアウタコラム３３とからなっている。また、ステアリングアッパシャフト１１は、ステアリングホイール２７側のアウタシャフト３５と、減速ギヤボックス１５側のインナシャフト３７とからなっている。本参考例の場合、インナコラム３１がアウタコラム３３に摺動自在に内嵌する一方、セレーションを介してアウタシャフト３５がインナシャフト３７に軸方向のみ摺動自在に外嵌し、これにより、テレスコピック機構の伸縮部３９が構成されている。図２中、符号４１，４３で示した部材は、インナコラム３１とアウタシャフト３５との間に介装された転がり軸受である。
【００１１】
図２，図３（図２中のＡ−Ａ拡大断面図）に示したように、アウタコラム３３の後部下端には略円筒状のロックブロック５１が左右一対保持されている。これらロックブロック５１は、その内側にインナコラム３１の外周面に対峙する傾斜面５３を有すると共に、その外端面がアウタコラム３３の側面から所定量突出している。また、ロックブロック５１の軸心には貫通孔５４が穿設される一方、チルトブラケット３にはピボットピン５を中心とする円弧状の長孔５５が形成されており、これら貫通孔５４と長孔５５とにロックボルト５７が嵌挿されている。ロックボルト５７はロックレバー５９と一体化されたナット６１に螺合している。図中、符号６３で示した部材は、ロックレバー５９とナット６１とを締結するボルトである。
【００１２】
以下、参考例の作用を述べる。
運転者の交代等によってステアリングホイール２７の位置が不適切となった場合、本参考例の電動パワーステアリング装置では、運転者が先ずロックレバー５９をアンロック側に回動させて、ロックボルト５７に対してナット６１を緩める。すると、チルトブラケット３やロックブロック５１に作用していたロックボルト５７の軸力が消滅し、ステアリングコラム１がピボットピン５を軸に所定量揺動可能になると同時に、インナコラム３１とアウタシャフト３５とがアウタコラム３３やインナシャフト３７に対して所定量摺動可能になる。これにより、運転者は、ステアリングコラム１をチルトあるいはテレスコ操作させ、ステアリングホイール２７を所望の位置に調整することができる。
【００１３】
この際、テレスコピック機構の伸縮部３９が電動アシスト機構１９の上方に設けられているため、テレスコ操作による電動アシスト機構１９の移動が生じない。また、電動アシスト機構１９がピボットピン５の直上部に位置しているため、チルト操作による電動アシスト機構１９の移動量もごく小さく抑えられた。したがって、前述した従来装置とは異なり、ステアリングコラム１の近傍に電動アシスト機構１９用の大きな移動空間を確保する必要がなくなり、インストルメントパネル近傍における装置の設計自由度を高めることができた。
【００１４】
ステアリングホイール２７の位置調整を終えると、運転者は、最前とは逆にロックレバー５９をロック側に回動させ、ロックボルト５７に対してナット６１を締め付ける。すると、チルトブラケット３がロックボルト５７とナット６１とに挟圧されて弾性変形し、ロックブロック５１を内側に押し込むことになる。これにより、チルトブラケット３の内側面にロックブロック５１の外端面が圧接する一方で、ロックブロック５１の傾斜面５３がインナコラム３１の外周面に圧接する。その結果、ステアリングコラム１は、チルトブラケット３とロックブロック５１との間の摩擦力によりチルト方向に固定されると同時に、ロックブロック５１とインナコラム３１との間の摩擦力によりテレスコ方向に固定される。
【００１５】
このように、本参考例では、単一のロックレバー５９を操作することによりチルト操作とテレスコ操作とが同時に行えるため、ステアリングホイール２７の位置調整が極めて容易となると共に、ステアリングコラム１の全長も短くすることができた。
【００１６】
図４には、本発明の一実施形態に係るステアリングコラム１を要部縦断面により示してある。本実施形態は、上述した参考例に対してインナコラム３１とアウタコラム３３との嵌合部のみを変更したものであり、他の構成や作用は同一であるため、重複する説明は省略する。
【００１７】
図４に示したように、本実施形態においては、インナコラム３１の外周部先端に鋼管製のスリーブ７１が外嵌・固着（溶接接合）されており、アウタコラム３３とスリーブ７１とが摺動する構成が採られている。これにより、アウタコラム３３によるインナコラム３１の支持剛性が向上すると共に、運転者がステアリングホイール２７に体重を掛けたような場合にもインナコラム３１が変形する虞が少なくなる。尚、スリーブ７１の内周面には、転がり軸受４３に不要な押圧力等が作用しないように、転がり軸受４３に対応した位置に環状溝７３が形成されている。
【００１８】
以上で具体的参考例および実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、ステアリングコラムのチルト方向およびテレスコ方向の固定をロックブロックを用いて行うようにしたが、公知となっている種々の固定方法が採用可能である。また、電動アシスト機構を始め、チルト機構やテレスコピック機構の具体的構成等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、適宜変更可能である。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、上方シャフト部材と下方シャフト部材とから成り、該上方シャフト部材は上端部にステアリングホイールが装着され、該下方シャフト部材に対して軸方向に移動可能にかつ回転伝達可能に設けられたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトを回動自在に内部に支持すると共に車体側にチルト調整のため揺動可能に取付けられ、上方コラム部材と下方コラム部材とから成り、該上方コラム部材は該下方コラム部材に対してテレスコ位置調整用に軸方向に摺動可能であるステアリングコラムと、
前記下方コラム部材に取付けられ、前記ステアリングホイールの軸方向位置およびチルト位置の固定および調整を可能にするチルトテレスコロック・解除機構と、
前記ステアリングホイールの操舵力補助に供される電動アシスト機構と、を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記ステアリングコラムの前記下方コラム部材は前記電動アシスト機構のハウジングと一体であり、
前記ステアリングコラムの前記上方コラム部材は前記下方コラム部材に内嵌する軸方向嵌合部分を有し、該嵌合部分において前記上方コラム部材の外周にはスリーブが外嵌・固着されており、
前記上方コラム部材の前記嵌合部分内側に前記上方シャフト部材が軸受により支持されていて、
前記スリーブの内周面に前記軸受の外周面に対向して溝が形成されているようにしたため、テレスコ操作時における電動アシスト機構と周辺装置との干渉が生じなくなり、ステアリングコラムの近傍に電動アシスト機構用の大きな移動空間を確保する必要がなくなる。さらに、下方コラム部材による上方コラム部材の支持剛性が向上すると共に、運転者がステアリングホイールに体重を掛けたような場合にも、上方コラム部材が変形する虞が少なくなる。
【００２０】
また、単一のロックレバーをアンロック操作することにより、前記チルトピボットを揺動支点とするチルト操作と、前記伸縮部を伸縮させるテレスコ操作とが同時に可能となるものにあっては、一本のロックレバーでチルト操作とテレスコ操作とが行えるために、運転者の交代時等におけるステアリングホイールの位置調整が容易になる他、ステアリング装置の全長も比較的短くなり、ステアリング装置の設計自由度が増大すると共に自動車への設置も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例および実施形態に係るステアリング装置の車室側における構造を示す説明図である。
【図２】 本発明の参考例に係るステアリングコラムの要部断面側面図である。
【図３】 図２中のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図４】 本発明の実施形態に係るステアリングコラムの要部縦断面である。
【符号の説明】
１‥‥ステアリングコラム
３‥‥チルトブラケット
５‥‥ピボットピン
１１‥‥ステアリングアッパシャフト
２７‥‥ステアリングホイール
３１‥‥インナコラム
３３‥‥アウタコラム
３５‥‥アウタシャフト
３７‥‥インナシャフト
５１‥‥ロックブロック
５７‥‥ロックボルト
５９‥‥ロックレバー
６１‥‥ナット
７１‥‥スリーブ

Claims (2)

1. 上方シャフト部材と下方シャフト部材とから成り、該上方シャフト部材は上端部にステアリングホイールが装着され、該下方シャフト部材に対して軸方向に移動可能にかつ回転伝達可能に設けられたステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトを回動自在に内部に支持すると共に車体側にチルト調整のため揺動可能に取付けられ、上方コラム部材と下方コラム部材とから成り、該上方コラム部材は該下方コラム部材に対してテレスコ位置調整用に軸方向に摺動可能であるステアリングコラムと、
   前記下方コラム部材に取付けられ、前記ステアリングホイールの軸方向位置およびチルト位置の固定および調整を可能にするチルトテレスコロック・解除機構と、
   前記ステアリングホイールの操舵力補助に供される電動アシスト機構と、を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記ステアリングコラムの前記下方コラム部材は前記電動アシスト機構のハウジングと一体であり、
   前記ステアリングコラムの前記上方コラム部材は前記下方コラム部材に内嵌する軸方向嵌合部分を有し、該嵌合部分において前記上方コラム部材の外周にはスリーブが外嵌・固着されており、
   前記上方コラム部材の前記嵌合部分内側に前記上方シャフト部材が軸受により支持されていて、
   前記スリーブの内周面に前記軸受の外周面に対向して溝が形成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記ステアリングシャフトの前記上方シャフト部材は前記上方コラムの上方側端部内側でもう一つの軸受により支持されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

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