JP4000781B2 - 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、自動車のステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
例えば、電動式パワーステアリング装置では、図６に示すように、ステアリングシャフト９０を回転自在に支持する筒状のステアリングコラム９１と、ステアリングシャフト９０に操舵補助力を付与するモータ等の駆動機構のハウジング９２とが、互いに連結されている。具体的には、ステアリングコラム９１の端部の圧入部９３がハウジング９２の圧入孔９４に嵌め込まれた嵌合構造となっている。
【０００３】
この嵌合構造がステアリングコラム９１に負荷される曲げ力に対抗するべく、ハウジング９２に対する圧入部９３の結合強度が高いことが望ましい。
そこで、圧入部９３の圧入荷重を高めることが考えられるが、圧入部９３にかかる応力が組立当初から高くなってしまうので、曲げ力に対する強度を高めることは期待できない。
また、圧入部９３を軸方向Ｓに長くして嵌合長９５を長くすることが考えられる。しかし、軸方向に限られたスペースの中で、嵌合長９５を長くした場合、例えば、ステアリングコラム９１を構成する内筒９６および外筒９７の相対的な衝撃吸収ストローク９８を確保できない等の不具合が生じるので、上述のように圧入部９３を軸方向に長くすることは、実質的に不可能である。
【０００４】
また、筒状のステアリングコラム９１全体を厚肉の素材で形成することが考えられる。この場合、ステアリングコラム９１の外径を増大させることはスペース上困難であるため、ステアリングコラム９１の内径が小さくなり、その結果、ステアリングシャフト９０の上部を構成する外筒９９と、ステアリングコラム９１との間に、両者の干渉防止のために必要な隙間８９を確保できない。従って、このような対策は実施が実質的に不可能である。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、圧入部周辺の部材の設計変更や機能の減退を伴うことなく、ハウジングに対するステアリングコラムの結合強度を高めることができるステアリング装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に記載の発明は、筒状のステアリングコラムの端部の圧入部がハウジングの圧入孔に圧入されているステアリング装置において、上記ステアリングコラムの圧入部に、少なくとも圧入部を含むステアリングコラムの端部を補強する補強部として、径方向の内方に向けて延びるフランジが形成されていることを特徴とするステアリング装置を提供する。
この発明によれば、圧入部を含むステアリングコラムの端部を補強するので、ハウジングに対するステアリングコラムの結合強度を高めることができる。
【０００７】
圧入部の嵌合長さを軸方向に長くせずに済むので、軸方向に限られたスペースの中から周辺部材の機能のためのスペースを削減せずに済む。例えば、衝撃吸収ストロークを確保でき、衝撃吸収機能を高く維持することができる。
ステアリングコラムの端部以外のステアリングコラムの残りの部分を変更せずに済むので、これの周囲にある部材の設計変更は必要ない。
【０００８】
また、上述の作用効果を、フランジという簡単な構成で得ることができる。しかも、フランジであれば、軸方向のスペースを取らずにすむ。また、補強部はステアリングコラムの内側に設けられているので、圧入孔を変更せずに済む。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステアリング装置において、上記ステアリングコラムに回転自在に支持されたステアリングシャフトを備え、上記ステアリングシャフトは、筒状のアッパシャフトと、ロアーシャフトとを含み、アッパシャフトの端部の内周に、ロアーシャフトの端部が、相対移動可能に嵌合されており、上記ステアリングコラムは、筒状のアッパコラムと、筒状のロアーコラムとを含み、アッパコラムの端部の内周に、ロアーコラムの一方の端部が、相対移動可能に嵌合されており、ロアーコラムの他方の端部に、上記圧入部が設けられ、衝撃吸収時には、アッパコラムと、筒状のロアーコラムとが、軸方向に相対移動しつつ、アッパシャフトと、ロアーシャフトとが、軸方向に相対移動するようにされていることを特徴とするステアリング装置を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態のステアリング装置の一部断面正面図である。
ステアリング装置１は、車輪（図示せず）を操向するためにステアリングホイール（図示せず）の動きを伝達するステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３を内部に通して回転自在に支持するステアリングコラム４とを有している。ステアリングシャフト３の一方の端部３１（図１に簡略化して図示した。）にステアリングホイールが連結されている。ステアリングホイールが回されると、その回転がステアリングシャフト３、ステアリングシャフト３の他方の端部３２に一体回転可能に連結される出力軸３３、出力軸３３に連結される図示しないユニバーサルジョイント、ピニオン、ラック軸等を介して車輪に伝達され、これにより車輪を操向することができる。
【００１１】
ステアリングシャフト３は、ステアリングホイール側に配置されて上部を構成する筒状のアッパシャフト５と、車輪側に設けられて下部を構成する筒状のロアシャフト６とを有している。アッパシャフト５とロアシャフト６とは、同心で直線状に配置されている。アッパシャフト５の端部３４の内周とロアシャフト６の端部３５の外周とは、セレーション構造等により、一体回転可能に嵌合されている。また、アッパシャフト５とロアシャフト６とはステアリングシャフト３が延びる方向（軸方向ともいう）に相対移動可能とされている。
【００１２】
なお、各図には、軸方向を示す矢印Ｓを図示している。また、軸方向については、ステアリングホイール側を上方ともいい、反ステアリングホイール側（車輪側となる）を下方ともいう。
ステアリングコラム４は、ステアリングホイール側に配置される筒状のアッパコラム７と、車輪側に設けられる筒状のロアコラム８とを有している。ロアコラム８の上端部が、アッパコラム７の下端部の内部に嵌め入れられていて、軸方向に相対移動可能とされている。また、アッパコラム７は、軸受（図示せず）を介してアッパシャフト５を回動自在に支持しつつ、アッパシャフト５とアッパコラム７との間の軸方向の相対移動を規制している。
【００１３】
また、ステアリング装置１は、パワーステアリング装置として構成され、操舵操作に伴い生じる操舵抵抗に見合った操舵補助力を得られるようになっている。すなわち、出力軸３３には、操舵操作を検知するためのトルクセンサと、このトルクセンサからの出力信号に基づいて操舵補助力を発生させるモータ等の駆動機構（図示せず）とが設けられている。駆動機構は、例えば、モータの回転軸と一体回転可能に連結されたウォーム軸と、このウォーム軸と噛み合うウォームホイールとにより構成されている。トルクセンサ、ウォーム軸およびウォームホイールはハウジング９内部に収容されている。このハウジング９は、ウォーム軸およびウォームホイールを回転自在に支持しつつ、モータを支持している。また、ウォームホイールは出力軸３３と一体回転可能に連結されている。ステアリングホイールの動きが、トルクセンサにより検知され、駆動機構による操舵補助力とともに、ステアリングシャフト３、出力軸３３を介してラック軸に伝達され、車輪（図示せず）が操舵される。
【００１４】
また、ステアリング装置１は、車体の所定部（図示せず）に支持構造１０を介して取り付けられている。この支持機構１０は、衝突時の衝撃を吸収する衝撃吸収機構を内蔵している。
支持構造１０は、アッパコラム７の下端部に相対変位しないように取り付けられたコラムブラケット１１と、車体の所定部に固定される固定ブラケット１２と、コラムブラケット１１と固定ブラケット１２とを係合する係合部１３とを有している。係合部１３により、コラムブラケット１１と固定ブラケット１２とは通常時に所定の保持力で保持されている。また、係合部１３は係合状態を解除可能に構成され、衝突時等に保持力を超える力が作用すると、係合部１３の係合が解除されて、コラムブラケット１１と固定ブラケット１２とが相対移動できるようにされている。衝突時、係合部１３の係合が解除される際に、摩擦や塑性変形が生じ、これにより衝撃が吸収される。これとともに、アッパコラム７とロアコラム８とが軸方向に相対移動しつつ、アッパシャフト５とロアシャフト６とが軸方向に相対移動する。例えば、アッパコラム７およびアッパシャフト５が図１で右から左へハウジング９に向かって相対移動する。
【００１５】
ハウジング９は、出力軸３３を回転自在に支持する軸受１４を保持している。この軸受１４は、出力軸３３を介してロアシャフト６をも支持している。
ハウジング９は、軸受１４に隣接して且つステアリングホイール側の端部に設けられた圧入嵌合構造１５により、ステアリングコラム４のロアコラム８と結合されている。すなわち、ロアコラム８の端部２１の圧入部２２がハウジング９の圧入孔２３に所定の嵌合長で嵌め込まれて、圧入されている。圧入部２２は、ロアコラム８の端部２１に軸方向に所定長さの円筒形状に形成されている。
【００１６】
特に、本発明のステアリング装置１では、ステアリングコラム４の圧入部２２に、端部２１を補強する補強部２４が形成されている。
補強部２４は、ロアコラム８の端部２１の内周に、圧入部２２に一体に設けられて、圧入部２２を含む端部２１の剛性を高め、この圧入部２２を含む端部２１を補強する。ロアコラム８の端部２１の径方向の内側空間であれば、軸方向の他の位置に比べて比較的にスペースに余裕があるので、補強部２４を設けることによる他の部品に与える影響を少なくできる。
【００１７】
特に本実施形態の補強部２４は、図２に示す様に、ステアリングコラム４の端部２１に形成され、径方向（矢印Ｒ参照）の内方に向けて延びる環状のフランジ２５からなる。このフランジ２５は周方向の全周に形成されている。フランジ２５の径方向の内側の端部とロアシャフト６の外周面との間には所定の隙間が開けられている。
このように本発明によれば、補強部２４が圧入部２２を含むステアリングコラム４の端部２１を補強するので、ハウジング９に対するステアリングコラム４の結合強度、例えば、曲げ力に対する結合強度を高めることができる。例えば、ステアリングコラム４の上端部に軸方向と直交する力が負荷される場合、ステアリングコラム４が曲げ力を受ける。このような曲げ力が、圧入された圧入部２２にかかるとしても、圧入部２２は塑性変形せずに、ハウジング９との結合を維持することができる。ここで、結合強度とは、圧入部２２が塑性変形を生じない状態での、負荷できる力、例えば、曲げ力の最大の大きさである。
【００１８】
しかも、圧入部２２と圧入孔２３との圧入荷重および嵌合長を変更せずに済み、例えば、従来と同じにできるので、引っ張り力等に対する嵌合構造の結合強度を維持できる。
圧入部２２の嵌合長さ（Ｌ１）を軸方向に長くせずに済むので、軸方向に限られたスペースの中から周辺部材の機能のためのスペースを削減せずに済む。例えば、衝撃吸収時には、アッパコラム７とロアコラム８とが軸方向に相対移動し、このときの相対移動距離である衝撃吸収ストロークの上限値が、アッパコラム７の下端面３７とハウジング９の端面３８とが当接することにより規制されている。アッパコラム７の下端面３７からロアコラム８の下端部までの軸方向距離（Ｌ１＋Ｌ２）が限られているなかで、圧入部２２の嵌合長さＬ１が長くならずに済むので、上述の上限値を規制するハウジング９の端面３８とアッパコラム７の端面３７との間の距離Ｌ２を長く確保できる。その結果、衝撃吸収機能を高く維持することができる。
【００１９】
ステアリングコラム４の端部２１以外のステアリングコラム４の残りの部分を変更せずに済むので、これの周囲にある部材の設計変更は必要ない。例えば、通常最少隙間となる、上述の残りの部分であるロアコラム８の上部の内周と、これと対向するステアリングシャフト３のアッパシャフト５の外周との間に、干渉防止のために必要な隙間２７を広く確保することができる。従って、ステアリングシャフト３の形状変更をせずに済む。なお、補強部２４の内周とロアシャフト６の外周との間の隙間は、補強部２４がない構成の従来の構成に比べて狭くなるが、通常、この部分の隙間は最少隙間でないので、補強部２４を設けても、十分な隙間を確保できる。しかも、補強部２４が対向するロアシャフト６の部分は、ステアリングシャフト３を回転自在に支持する軸受１４に隣接した近傍位置の部分であるので、触れ回りを生じる虞もない。
【００２０】
また、ステアリングコラム４の内側に設けられている補強部２４であれば、圧入孔２３を変更せずに済む。
特に、本実施形態のフランジ２５からなる補強部２４であれば、上述の作用効果を簡単な構成で得ることができる。さらに環状のフランジ２５であれば、周方向の全周についての結合強度を均一に高めるのに好ましい。しかも、フランジ２５であれば、軸方向のスペースを取らずにすむ。
【００２１】
また、本実施形態の補強部２４に代えて、図３に示すように、参考例の補強部２４を設けてもよい。なお、以下では、上述の実施形態と異なる点を主に説明し、同様の点については同じ符号を付して説明を省略する。
参考例では、補強部２４は、ステアリングコラム４のロアコラム８の端部２１で径方向の内側に折り返された折り返し部２６からなる。この折り返し部２６は、円筒状で、軸方向にステアリングホイール側に向けて延びている。折り返し部２６の外周面２８は、径方向の外方に隣接する部分２９の内周面３０に当接している。隣接する部分２９の外周面は、圧入孔２３の内周面に嵌め込まれている。隣接する部分２９と折り返し部２６とによりロアコラム８の端部２１は二重になっている。また、折り返し部２６の内周面と、ロアシャフト６の外周面との間には、所定の隙間が確保されている。
【００２２】
参考例の折り返し部２６からなる補強部２４であれば、簡単な構成で実現でき、特に、圧入部２２を含む端部２１を、端から軸方向に沿って折り返し長さで補強でき、高い結合強度を得ることができる。しかも、ロアコラム８の端部２１の内径をほとんど小さくせずに済むので、中を通るステアリングシャフト３の設計変更は不要である。
また、図３に示す折り返し部２６は、圧入孔２３に対応する位置に設けられ、その軸方向の長さは、ロアコラム８の圧入部２２の嵌合長と等しくされている。このような折り返し部２６であれば、圧入部２２をその軸方向の全長にわたり効果的に補強することができる。
【００２３】
また、折り返し部２６を、図４に示すように、圧入孔２３に対応する長さ（図３の折り返し部２６の長さとなる。）より軸方向に短く形成してもよい。また、折り返し部２６を、図５に示すように、圧入孔２３に対応する長さよりも軸方向に長く形成してもよい。図４および図５に示すような折り返し部２６であれば、曲げの支点近傍の応力集中の発生を避けつつ、端部２１を補強することができる。また、図５に示す折り返し部２６であれば、圧入部２２に加えて、圧入部２２と軸方向のステアリングホイール側に隣接する部分を補強できるので、より結合強度を高めることができる。折り返し部２６の軸方向の端部は、衝撃吸収時にアッパシャフト５がハウジング９に向かって移動する際にアッパシャフト５の端面３９が達する位置よりも車輪側に配置され、衝撃吸収ストロークが短くなることが防止されている。
【００２４】
なお、参考例の折り返し部２６と、実施形態のフランジ２５とを共に設けることにより補強部２４を構成してもよい。例えば、折り返し部２６の端部にフランジ２５を形成してもよい。
また、補強部２４は、圧入部２２のみを補強するものに限定されず、図５に示すように、圧入部２２とこれに軸方向に隣接する部分とを含む端部２１を補強するものでもよい。要は、補強部２４は、少なくとも圧入部２２を含む端部２１を補強するものであればよい。
【００２５】
また、本発明をパワーステアリング装置の他、操舵補助力を得られない手動操作タイプのステアリング装置に適用してもよい。また舵取り機構の構成は、上述のラックアンドピニオン式のものの他、公知の他の構成を利用できる。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態のステアリング装置の一部断面正面図である。
【図２】図１に示すステアリング装置のＡ部拡大図である。
【図３】 参考例としてのステアリング装置の要部拡大正面断面図であり、図１のＡ部を図示している。
【図４】図３に示す補強部の変形例の正面断面図である。
【図５】図４と異なる補強部の変形例の正面断面図である。
【図６】従来のステアリング装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ ステアリング装置
３ ステアリングシャフト、
４ ステアリングコラム
５ アッパシャフト
６ ロアーシャフト
７ アッパコラム
８ ロアーコラム
９ ハウジング
２１ ステアリングコラムの端部
２２ 圧入部
２３ ハウジングの圧入孔
２４ 補強部
２５ フランジ
３４ （アッパシャフトの）端部
３５ （ロアーシャフトの）端部
Ｒ 径方向
Ｓ 軸方向

Claims (2)

1. 筒状のステアリングコラムの端部の圧入部がハウジングの圧入孔に圧入されているステアリング装置において、
   上記ステアリングコラムの圧入部に、少なくとも圧入部を含むステアリングコラムの端部を補強する補強部として、径方向の内方に向けて延びるフランジが形成されていることを特徴とするステアリング装置。
2. 請求項１に記載のステアリング装置において、
   上記ステアリングコラムに回転自在に支持されたステアリングシャフトを備え、
   上記ステアリングシャフトは、筒状のアッパシャフトと、ロアーシャフトとを含み、アッパシャフトの端部の内周に、ロアーシャフトの端部が、相対移動可能に嵌合されており、
   上記ステアリングコラムは、筒状のアッパコラムと、筒状のロアーコラムとを含み、アッパコラムの端部の内周に、ロアーコラムの一方の端部が、相対移動可能に嵌合されており、ロアーコラムの他方の端部に、上記圧入部が設けられ、
   衝撃吸収時には、アッパコラムと、筒状のロアーコラムとが、軸方向に相対移動しつつ、アッパシャフトと、ロアーシャフトとが、軸方向に相対移動するようにされていることを特徴とするステアリング装置。

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