JP4192891B2 - ステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、運転者の運転姿勢に応じて、ステアリングホイールの傾斜角度及びその軸線方向位置を調整できるチルト・テレスコピック式のステアリング装置に関する。
【０００２】
背景技術
車両用のステアリング装置として、運転者の体格や運転姿勢に応じて、ステアリングホイールの傾斜角度を調整できると共に、ステアリングホイールの軸線方向位置を調整できるチルト・テレスコピック式のステアリング装置が知られている。
【０００３】
ここで、運転者の膝近傍におけるスペースを確保するために、チルト・テレスコピック式のステアリング装置の構成部品を、なるべくステアリングシャフトに近い側に配置しようとする考えがある。このような考えに基づいて、特開２００１−１９１９２７号には、ステアリングコラム内に配置された支持部材を、一対のブラケットの間に介装し、かかる支持部材を、ブラケットに形成されたチルト溝又はステアリングコラムに形成されたテレスコ溝に沿って変位させることで、両ブラケットを同じ方向に変位させ、ステアリングコラムに対して回転自在に支承されたステアリングシャフトの傾斜角度の調整、及び軸線方向変位の調整を行うようになっているステアリング装置が開示されている。
【０００４】
ところで、上述した従来例によれば、一方のブラケットを、中間部材を介してステアリングコラムに押しつけることで、ステアリングコラムの固定を行っているが、このとき、支持部材を介して他方のブラケットが押され、ステアリングシャフトの心ズレが生じる恐れがある。このような心ズレを防止するためには、他方のブラケットの剛性を高めなくてはならないが、それにより重量増及びコスト増を招く恐れがある。一方、両方のブラケットを両側からステアリングコラムに向かって押圧する構成も考えられるが、運転者が両手で２つのレバーを回すなどの煩雑な操作が必要となり、操作性が悪化するなどの問題がある。又、ステアリングコラムに生じるガタなどの要因を排除したいという要求もある。
【０００５】
発明の開示
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、がたつきを抑制し、且つステアリングシャフトの心ズレを防止できる、操作性に優れたステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のステアリング装置は、
ステアリングホイールを取り付けるステアリングシャフトを軸線方向位置変更自在に支持するステアリング装置において、
前記ステアリングシャフトを回転自在に支持するインナーコラムと、
車体に取り付けられ、前記インナーコラムの両側において前記ステアリングシャフトの軸に対してそれぞれ対向する位置に配置された一対のブラケットと、
前記一対のブラケットの間に延設されたテンション部材と、
少なくとも前記一対のブラケット間に配置され、ブラケットの相対変位によって外周が前記一対の両ブラケットと接触する押圧部を持ち、かつ前記インナーコラムの外周を包持する内周面を持つアウターコラムと、
前記一対のブラケットの外部から前記テンション部材まで延在し、前記テンション部材に連結された２つの固定部材と、
前記テンション部材を介して連結された前記２つの固定部材に対して、前記一対のブラケットに相対変位を付与する付与部材と、を有し、
前記テンション部材は、前記アウタコラムの外周に配置され、前記アウターコラムを内包する環状をなすように、分割できる複数の部品から形成されており、
前記付与部材により付与された前記相対変位により前記一対のブラケットが互いに接近し、前記アウターコラムの押圧部を介して前記インナーコラムに対して押圧力が付与され、それにより前記インナーコラムが前記アウターコラムを介して前記ブラケットに対して、その軸方向位置を保持されるようになっており、
更に、前記２つの固定部材の中心を結んだ線が、前記インナーコラムを通過するが、前記インナーコラムの軸線に対してシフトしていることを特徴とする。
【０００７】
本発明のステアリング装置によれば、前記付与部材により付与された変位により、前記一対のブラケットが互いに接近してその間の距離が減少し、それにより前記アウターコラムが前記テンション部材と前記ブラケットとの間で保持される。又、変位した前記ブラケットが前記アウターコラムの押圧部を介して、前記インナーコラムに対して押圧力を付与し、それにより前記インナーコラムが前記アウターコラムを介して、車体に連結された前記ブラケットにより保持されるので、ステアリングシャフトをテレスコ方向に固定することができる。更に、前記一対のブラケットが前記テンション部材と連結されているので、両ブラケットがステアリングシャフトを挟んで略対称的な形状であれば、各ブラケットの変位量も等しくなるため、それにより前記インナーコラムの中心位置を略一定に維持することができるため、ステアリングシャフトの心ズレを効果的に抑制できる。加えて、前記２つの固定部材の中心を結んだ線が、前記インナーコラムの軸線に対してシフトしているので、前記固定部材から前記アウターコラムを介して前記インナーコラムに伝達される力の分力が、前記インナーコラムを、前記固定部材の中心を結んだ線に対して直交する方向に押すことで、前記インナーコラムと前記アウターコラムとの間における締め付け方向に直交する方向のガタを減少させることができる。
【０００８】
更に、前記アウターコラムは、少なくとも前記一対のブラケット間において、前記押圧部を介して変形しやすい変形容易部（例えば、後述するアウターコラム２１の下側端部に形成された１つのスリット２１ｅ）を、前記２つの固定部材の中心を結んだ線が、前記インナーコラムの軸線に対してシフトしている側に設ければ、前記変位容易部の前記インナーコラムの軸線を挟んだ反対側を支点とし、てこの原理を利用することで、前記アウターコラムを小さな力で変形しやすくできる。
【０００９】
又、前記一対のブラケットにチルト溝を形成することで、例えば前記アウターコラムと一体で、前記インナーコラムをチルト（揺動）動作させることが可能となる。
【００１０】
更に、前記アウターコラムが、一体形成された車体取付け部を有すれば、前記アウターコラムを介して、前記インナーコラムを車体に対して保持することができる。
【００１１】
又、前記インナーコラムの一部に少なくとも１つの軸方向に伸びる長穴を設け、かつアウターコラムの内周面に前記長穴と係合する径方向内方に向かう凸部を形成すれば、前記インナーコラムを規定範囲内でテレスコ（軸線方向変位）動作させることができる。
【００１２】
更に、前記テンション部材は、アウターコラムを内包する環状をなすように、分割できる複数の部品から形成されていれば、組付けが容易となる。
【００１３】
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態に係るチルト・テレスコピック式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、本発明の第１の実施の形態に係るチルト・テレスコピック式のステアリング装置の側面図である。図２は、図１に示したステアリング装置の上面図である。図３は、図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図であり、図４は、図１の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図であるが、それぞれステアリングシャフトは省略している。図５は、アウターコラムの端部下面図であり、後述するスリット２１ｅの形状を示している。
【００１４】
図３で、不図示の車体に対して取り付けられた天板１に、一対の離脱用カプセル１５を介して、それぞれ板材をＬ字状に折り曲げてなる２つのブラケット１２が取り付けられている。ブラケット１２の板厚は同一であり、形状は垂直線に対して線対称となっている。離脱用カプセル１５は、二次衝突時、インナーコラム１１に車両前方に向けて衝撃荷重が作用した際には、離脱用カプセル１５が破損し、インナーコラム１１を車体側ブラケット１２などと共に車体から離脱して車両前方に変位できるように機能するものである。
【００１５】
ブラケット１２の間には、テンション部材１３が配置されている。テンション部材１３は、組み付け状態では略環状の部材であって、その中央で、左半割部１３ａと右半割部１３ｂとに二分割できるようになっている。より具体的には、左半割部１３ａに形成されたネジ孔１３ｃと、右半割部１３ｂに形成されたネジ孔１３ｄとに挿通させた２本のボルト１４を用いて締結することで、左半割部１３ａと右半割部１３ｂとを一体として、テンション部材１３を得ることができる。かかる構成により、実車搭載前は、左半割部１３ａと右半割部１３ｂとを分離しておき、実車搭載時にボルト１４を用いて一体化することで、より容易な組立が可能となる。
【００１６】
テンション部材１３の内側には、円筒状のインナーコラム１１が配置されている。インナーコラム１１の中にはステアリングシャフト（図３，４で不図示）が挿通され、不図示の軸受を介してインナーコラム１１に対して回転自在に支承されている。
【００１７】
インナーコラム１１の両側には、図１に示すように、ステアリングシャフトＳの軸線と平行に、テレスコ溝１１ａが形成されている。一方、ブラケット１２には、軸線の垂直方向にチルト溝１２ａが形成されており、組み付けた状態で、図１に示す方向で見て、テレスコ溝１１ａとチルト溝１２ａとは一部が重合している。チルト溝１２ａを貫通するようにして、図３の左側からは固定部材１６が挿通され、図３の右側からは固定部材１７が挿通されている。
【００１８】
固定部材１６は、図３で左側のチルト溝１２ａの幅よりも大きな円盤状の頭部１６ａと、チルト溝１２ａに係合して案内される円柱のチルト案内部１６ｂと、テンション部材１３の左半割部１３ａに形成された貫通ネジ孔１３ｅに螺合する雄ネジ部１６ｃと、図３で左側のテレスコ溝１１ａに係合して案内される円柱のテレスコ案内部１６ｄとを有している。
【００１９】
これに対し、固定部材１７は、頭部１７ａと、チルト溝１２ａの幅に対してわずかに小さい径寸法を有する細長い円筒状のチルト案内部１７ｂと、テンション部材１３の右半割部１３ｂに形成された貫通ネジ孔１３ｆに螺合する雄ネジ部１７ｃと、図３で右側のテレスコ溝１１ａに係合して案内される角柱状のテレスコ案内部１７ｄとを有している。
【００２０】
固定部材１７の案内部１７ｂの周囲には、一部がテレスコ溝１１ａに係合しているため回転不動となっている第１カム部材１８と、第１カム部材１８に隣接してレバーＬの端部に取り付けられ一体的に回動するようになっている第２カム部材１９と、頭部１７ａとレバーＬの端部との間で挟持された軸受２０とが設けられている。尚、第１カム部材１８，第２カム部材１９，及びレバーＬが付与部材を構成する。
【００２１】
アウターコラム２１は、円筒部２１ａと、円筒部２１ａから図１で左方に向かって延在する一対のアーム部２１ｂ（車体取付け部、但し図２では一方のみ図示）と、円筒部２１ａの図２で右端外周において、軸線方向に隔置配置された一対のフランジ部２１ｃ、２１ｄとを有している。円筒部２１ａは、インナーコラム１１を内包保持しており、アーム部２１ｂの端部は、支持部材２２により不図示の車体に対して、枢支点Ｏ周りに枢動可能に支持されている。押圧部としてのフランジ部２１ｃ、２１ｄの間には、テンション部材１３が配置される。尚、円筒部２１ａには、図４に示すように、固定部材１６，１７から９０度離れた位置に、且つ図５に示すように、その右端からフランジ部２１ｃ、２１ｄを分断するようにして、一対のスリット２１ｅ（実際より誇張されている）が形成されている。
【００２２】
図１に示すように、巻きばねＷがブラケット１２とアウターコラム２１との間に配置され、ブラケット１２に対してアウターコラム２１を図で上方に付勢することで、ステアリングシャフトＳの右端側に取り付けられる不図示のステアリングホイール等の自重をキャンセルしている。
【００２３】
尚、本実施の形態においては、固定部材１６，１７の中心を結ぶ線Ｒを含み、且つインナーコラム１１の軸線Ｘに直交する平面（すなわち図３の紙面に相当）において、インナーコラム１１の軸線Ｘを通過する水平線Ｑに対し、固定部材１６，１７の中心を結ぶ線Ｒは、図３で下方に距離Δだけシフトしている。
【００２４】
次に、本実施の形態のステアリング装置の調整動作について説明する。操作者がレバーＬを締付方向に回動し、図１で実線に示す位置にすると、図３において、固定部材１７における第１カム部材１８と第２カム部材１９の凸部同士が係合しあい、互いに離隔する方向に力を発生する。このとき、第１カム部材１８により押圧された図３で右側のブラケット１２は左方へ変位する。一方、第２カム部材１９により右方に押圧された固定部材１７は、テンション部材１３を右方へと変位させる。それによりテンション部材１３は、アウターコラム２１のフランジ部２１ｃ、２１ｄの側部を、ブラケット１２のチルト溝１２ａの両側に押し当て、適切な押圧力を付与するため、ブラケット１２に対してアウターコラム２１は固定され、それによりインナーコラム１１のチルト方向の変位も阻止されることとなる。
【００２５】
一方、レバーＬの締め付け方向への回動に基づき、第１カム部材１８により押圧された図３R>３で右側のブラケット１２が左方へ変位すると、フランジ部２１ｃ、２１ｄの右半部に当接して、これらを同様に左方に変位させ、インナーコラム１１の外周面に押圧力を付与する。更に、テンション部材１３に付与された力は、反対側の固定部材１６に伝達され、それにより押圧された図３で左側のブラケット１２は右方へ変位する。左側のブラケット１２が右方へ変位すると、フランジ部２１ｃ、２１ｄの左半部に当接して、これらを同様に右方に変位させ、インナーコラム１１の外周面に押圧力を付与する。
【００２６】
本実施の形態によれば、レバーＬの諦め付け操作によって、ブラケット１２が互いに近接する方向に力を受け、略等しい量で変位するため、インナーコラム１１は、フランジ部２１ｃ、２１ｄにより、図３で左右両側から押圧力を受けて、ブラケット１２間距離を２分する位置にその中心が一致するように固定され、それによりテレスコ方向の変位を阻止しながらも、ステアリングシャフトＳの心ズレを抑制できることとなる。尚、本実施の形態では、スリット２１ｅがアウターコラム２１の上下に形成されているために、アウターコラム２１の剛性が低くなり、フランジ部２１ｃ、２１ｄのインナーコラム１１に向かう方向の変位がしやすくなるよう構成されている。
【００２７】
これに対し、操作者がレバーＬを緩め方向に回動し、図１で二点鎖線で示す位置にすると、図３において、第１カム部材１８と第２カム部材１９の凸部同士が係脱し、固定部材１７の頭部１７ａからブラケット１２の端面までの距離が元に戻るので、ブラケット１２とテンション部材１３とは離隔し、それによりアウターコラム２１はブラケット１２に対してフリーな状態となるため、固定部材１６，１７のチルト案内部１６ｂ、１７ｂをブラケット１２のチルト溝１２ａに沿って案内されつつ変位させ、或いはテレスコ案内部１６ｄ、１７ｄをインナーコラム１１のテレスコ溝１１ａに沿って案内されつつ変位させることで、チルト方向及びテレスコ方向の調整を任意に行えるようになっている。尚、テレスコ案内部１６ｄ、１７ｄが、テレスコ溝１１ａに係合する径方向内方に向かう凸部を構成する。
【００２８】
更に、比較例と比較することで、本実施の形態の特徴を説明する。図６は、比較例として示すアウターコラムとインナーコラムとの関係を示す図４と同様な図であり、図７は、本実施の形態にかかるアウターコラムとインナーコラムとの関係を示す図４と同様な図である。図６に示す比較例では、固定部材１６，１７の中心がインナーコラム１１の軸線Ｘと交差している。
【００２９】
図６において、レバーＬの締め付け方向への回動に基づき、両側のブラケット１２が二点鎖線で示すように変位して、アウターコラム２１が，上下のスリット２１ｅを閉じる方向に変位したものとする。ここで、アウターコラム２１とインナーコラム１１との間には初期状態で間隙δが存在したとすると、水平方向における間隙がゼロとなるように、アウターコラム２１はインナーコラム１１を締め付けるが、アウターコラム２１がインナーコラム１１に点Ｐ１で当接した後は、インナーコラム１１が変形しない限り、それ以外の部分の間隙は減少しない。すなわち、スリット２１ｅの近傍では、初期の間隙δが維持されたままとなる。従って、インナーコラム１１は、アウターコラム２１に対して点Ｐ１の２点で支持されているだけであり、インナーコラム１１が変形する程強大な押圧力で支持しないと、インナーコラム１１が上下にがたつく恐れがある。
【００３０】
これに対し、図７に示す本実施の形態によれば、インナーコラム１１の軸線を通過する水平線Ｑに対し、固定部材１６，１７の中心を結ぶ線Ｒが、図７で下方に距離Δだけシフトしているので、レバーＬの締め付け方向への回動に基づき、両側のブラケット１２が変位して、アウターコラム２１がインナーコラム１１に対し、点Ｐ２で当接したとすると、その押圧力Ｆは中心に向くので、インナーコラム１１には垂直方向の分力が働く。この分力をＦｖとすると、
Ｆｖ＝２×Ｆ・ｓｉｎθ｛但しθは、線Ｒと押圧力Ｆの方向とのなす角｝
で表せる。すなわち、インナーコラム１１には、押圧力Ｆ及び角度θに応じた分力Ｆｖが働くため、インナーコラム１１を上方（線Ｒに対して直交する方向）に押し上げて、アウターコラム２１との間隙を減少させることができる。それにより、固定部材１６，１７の押圧力Ｆを増大させなくても、インナーコラム１１のガタ付きが抑えられるという効果が得られる。尚、かかる場合のインナーコラム１１の上方への変位は、わずかな量であるため、ステアリングシャフトＳの心ズレを生じさせる恐れは低いが、インナーコラム１１が上方に変位して保持された状態で、ステアリングシャフトＳの軸心が所定の位置になるよう調整しても良い。尚、線Ｒが線Ｑの上方に位置するように、固定部材１６，１７を配置しても良い。
【００３１】
図８は、本発明の第２の実施の形態に係るチルト・テレスコピック式のステアリング装置の図７と同様な図である。本実施の形態は、上述した実施の形態に対し、アウターコラム２１’のスリット２１ｅが、下方のみに設けられている点だけが異なるため、それ以外の共通する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
本実施の形態においては、アウターコラム２１’は、上部のスリットがないため、図８で両側から押圧力を受けた場合、支点Ｐ３を中心に、フランジ部２１ｃ、２１ｄが、下方のスリット２１ｅを閉じるように変形することで、インナーコラム１１を保持することができる。
ここで、固定部材１６，１７の中心がインナーコラム１１の軸線と交差している図６の比較例において、固定部材１６，１７により与えられるインナーコラム１１の保持に必要な押圧力をＦ１とした場合、固定部材１６，１７の中心を結ぶ線Ｒが、インナーコラム１１の軸線Ｘより、図８で下方に距離Δだけシフトした本実施の形態における、固定部材１６，１７により与えられるインナーコラム１１の保持に必要な押圧力Ｆ２は、
Ｆ２＝（Ｌ１／（Ｌ１＋Δ））・Ｆ１｛但しＬ１は、点Ｐ３からインナーコラム１１の軸線Ｘまでの距離｝
で表せる。ここで、Ｌ１＜Ｌ１＋Δであるから、本実施の形態によれば、てこの原理により、より小さな押圧力Ｆ２でインナーコラム１１を保持することが可能となる。尚、スリット２１ｅを上部のみに設けても良く、かかる場合には線Ｒが線Ｑの上方に位置するように、固定部材１６，１７を配置するのがよい。
【００３３】
尚、本実施の形態の変形例として、アウターコラム２１に径方向に向かう突出部としてピン付きボルト（不図示）を設け、インナーコラム１１に形成した長孔（不図示）にそのピン部を係合させることで、インナーコラム１１とアウターコラム２１とが軸線方向に変位したときに、ピン部をインナーコラム１１の長孔端部に接触させ、それ以上の変位を阻止するテレスコストッパとして機能させることもできる。但し、インナーコラム１１側に凸部としてのテレスコストッパを形成し、アウターコラム２１に接触させることで相対変位を阻止するようにしても良い。
【００３４】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係るチルト・テレスコピック式のステアリング装置の図３と同様な断面図である。本実施の形態において、固定部材１６’，１７’の中心を結ぶ線Ｒが、インナーコラム１１の軸線Ｘに対して図９で上方にシフトしている。また、固定部材１６’、１７’にテレスコ案内部が設けられておらず、その先端がアウターコラム２１’，インナーコラム１１’に嵌入していない。従って、アウターコラム２１’，インナーコラム１１’にはテレスコ溝を設ける必要はない。その他の点に関しては、図３に示す構成と共通であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。例えば、ブラケット１２とフランジ部２１ｃ、２１ｄの対向面に、所定の角度毎に互いに噛合し合う歯を形成すれば、レバーＬの締め付け時における保持力をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、第１の実施の形態に係るチルト・テレスコピック式のステアリング装置の側面図である。
図２は、図１に示したステアリング装置の上面図である。
図３は、図１の構成をＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断して矢印方向に見た図である。
図４は、図１の構成をＩＶ−ＩＶ線で切断して矢印方向に見た図である。
図５は、アウターコラムの端部下面図である。
図６は、比較例として示すアウターコラムとインナーコラムとの関係を示す図４と同様な図である。
図７は、本実施の形態にかかるアウターコラムとインナーコラムとの関係を示す図４と同様な図である。
図８は、第２の実施の形態に係るチルト・テレスコピック式のステアリング装置の図７と同様な図である。
図９は、本発明の第３の実施の形態に係るチルト・テレスコピック式のステアリング装置の図３と同様な図である。

Claims (7)

1. ステアリングホイールを取り付けるステアリングシャフトを軸線方向位置変更自在に支持するステアリング装置において、
   前記ステアリングシャフトを回転自在に支持するインナーコラムと、
   車体に取り付けられ、前記インナーコラムの両側において前記ステアリングシャフトの軸に対してそれぞれ対向する位置に配置された一対のブラケットと、
   前記一対のブラケットの間に延設されたテンション部材と、
   少なくとも前記一対のブラケット間に配置され、ブラケットの相対変位によって外周が前記一対の両ブラケットと接触する押圧部を持ち、かつ前記インナーコラムの外周を包持する内周面を持つアウターコラムと、
   前記一対のブラケットの外部から前記テンション部材まで延在し、前記テンション部材に連結された２つの固定部材と、
   前記テンション部材を介して連結された前記２つの固定部材に対して、前記一対のブラケットに相対変位を付与する付与部材と、を有し、
   前記テンション部材は、前記アウタコラムの外周に配置され、前記アウターコラムを内包する環状をなすように、分割できる複数の部品から形成されており、
   前記付与部材により付与された前記相対変位により前記一対のブラケットが互いに接近し、前記アウターコラムの押圧部を介して前記インナーコラムに対して押圧力が付与され、それにより前記インナーコラムが前記アウターコラムを介して前記ブラケットに対して、その軸方向位置を保持されるようになっており、
   更に、前記２つの固定部材の中心を結んだ線が、前記インナーコラムを通過するが、前記インナーコラムの軸線に対してシフトしていることを特徴とするステアリング装置。
2. 前記アウターコラムは、少なくとも前記一対のブラケット間において、前記押圧部を介して変形しやすい変形容易部を、前記２つの固定部材の中心を結んだ線が、前記インナーコラムの軸線に対してシフトしている側に設けたことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記一対のブラケットにチルト溝を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のステアリング装置。
4. 前記アウターコラムが、一体形成された車体取付け部を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のステアリング装置。
5. 前記インナーコラムの一部に少なくとも１つの軸方向に伸びる長穴を設け、かつアウターコラムの内周面に前記長穴と係合する径方向内方に向かう凸部を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のステアリング装置。
6. 前記アウターコラムは、少なくとも前記一対のブラケット間において、前記アウタコラムの上側又は下側に軸線方向に延在するスリットを形成し、前記２つの固定部材の中心を結んだ線を、前記インナーコラムの軸線に対して前記スリットを設けた側にシフトさせたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のステアリング装置。
7. 前記テンション部材はインナーコラムの径方向外方に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のステアリング装置。

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