JP4556734B2

JP4556734B2 - ステアリング装置の結合構造

Info

Publication number: JP4556734B2
Application number: JP2005092265A
Authority: JP
Inventors: 光夫下田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2025-03-28
Also published as: JP2006273036A

Description

本発明は、ステアリング装置の結合構造に関し、特にハウジング部材とチューブ部材の結合構造に好適なものである。

例えば電動パワーステアリング装置では、電動機の駆動力を補助操舵力に変換するためのギヤボックスと呼ばれるハウジング部材と、ステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリングコラムとを結合する必要がある。ステアリングコラムはチューブ部材である。このようなハウジング部材とチューブ部材の結合構造として、下記特許文献１に記載されるものがある。このハウジング部材とチューブ部材の結合構造は、ハウジング部材に形成された嵌合孔に、補強体を溶接固定したチューブ部材の外周を嵌合させて、締結している。このようにすると、ハウジング部材とチューブ部材の取付剛性が向上するという利点がある。
特開２００４−３２２９７７号公報

しかしながら、前記特許文献１のステアリング装置の結合構造では、チューブ部材に補強部材を圧入して溶接固定する必要があり、部品点数が増えると共に組立作業に手間がかかってしまうという問題があった。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、ステアリング装置の結合構造の結合強度の向上をより簡単な方法で実現することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に係るステアリング装置の結合構造は、ステアリング装置のハウジング部材とチューブ部材の結合構造であって、ハウジング部材とチューブ部材の結合部の円形断面形状の径が、軸線方向の位置によって異なり、前記ハウジング部材は電動パワーステアリング装置のギヤボックスであり且つ前記チューブ部材は電動パワーステアリング装置のコラムであることを特徴とするものである。

また、本発明のうち請求項２に係るステアリング装置の結合構造は、前記請求項１の発明において、前記ハウジング部材は金属製であり且つチューブ部材が鋼製であることを特徴とするものである。

而して、本発明のステアリング装置の結合構造によれば、電動パワーステアリング装置のギヤボックス等のような金属製のハウジング部材と、電動パワーステアリング装置のコラム等のような鋼製のチューブ部材を結合するにあたり、それらの結合部の断面形状を円形とし、それらの軸線方向の位置によって、それらの円形断面の径が異なるといったように、結合部の断面形状を軸線方向の位置によって異ならせることで、例えばチューブ部材が被嵌されるハウジング部材の筒状部の一部を拡径することなどにより強度を確保することが可能となる。

次に、本発明のステアリング装置の結合構造を電動パワーステアリング装置に適用した一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、ステアリングホイール２１が端部に取付けられたステアリングシャフト１に補助操舵力を付与する電動モータ１２が取付けられた、所謂コラムタイプ電動パワーステアリング装置の概略構成図である。ステアリングホイール２１に連結されたステアリングシャフト１は、運転者の操舵トルクが作用する入力軸２３（図２参照）と出力軸２４とを有し、出力軸２４に減速ギヤを介した操舵補助機構２２が介装され、その操舵補助機構２２の駆動源として電動モータ１２が設けられている。ステアリングシャフト１の出力軸２４に伝達された操舵トルクは、図示しないユニバーサルジョイントを介してロアシャフトに伝達され、更にユニバーサルジョイントを介してピニオンシャフトに伝達される。ピニオンシャフトに伝達された操舵トルクは、ステアリングギヤを介してタイロッドに伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ステアリングギヤは、例えばピニオンシャフトに連結されたピニオンと、このピニオンに噛合するラックとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオンに伝達された回転運動をラックで直進運動に変換している。なお、図中の符号３１は、ステアリングホイール２１の角度を調整するチルト機構及びステアリングホイール２１の位置を調整するテレスコープ機構の双方を兼ねる、所謂テレスコ・チルト調整機構である。

図中の符号４は、ステアリングシャフト１を覆うステアリングコラムであり、前記テレスコープ機構によってステアリングホイール２１の位置を調整しても、ステアリングシャフト１が覆われるように、アウタコラム５の下方端部にインナコラム６の上方端部が内装されている。本発明のステアリング装置の結合構造は、このインナコラム６と前記操舵補助機構２２を内装するハウジング１３との結合部に適用されている。なお、アウタコラム５とインナコラム６の上下関係を入れ替えてもよい。

図２には、操舵補助機構２２及びステアリングコラム４の内部構造を示す。図２は、図１のチルト・テレスコ調整機構を省略している。電動モータ１２の回転トルクは図示されないウオーム・ホイールからなる減速ギヤを介して出力軸２４に操舵補助トルクとして伝達される。また、前記入力軸２３と出力軸２４との間にはトーションバー３３が介装されており、このトーションバー３３には、操舵トルクに応じた捻れが発生する。そして、前記電動モータ１２による操舵補助トルクは、このトーションバー３３の捻れ、即ち操舵トルクの大きさに応じて出力軸に伝達される。即ち、本実施形態では、前記入力軸２３及び出力軸２４に夫々固定された磁性体製リング３４と、その外側に配設されたコイル３５とでトルクセンサ３６を構成している。これにより、入力軸２３と出力軸２４とに相対変位が生じてトーションバー３３の捻れが生じると、入力軸２３側の磁性体製リング３４と出力軸側の磁性体製リング３４との対向面積が変化し、これによってそれらに対向しているコイル３５のインピーダンスが変化する。このコイル３５のインピーダンスの変化を操舵トルクとしてトルクセンサ３６で検出し、トーションバー３３の捻れ量、即ち操舵トルクに応じた電力を電動モータ１２に供給して必要な操舵補助トルクを得る。

一方、前記ステアリングシャフト１は、ステアリングホイール２１に連結されているインナシャフト２と入力軸２３に連結されているアウタシャフト３とをスプライン結合し、軸方向に相対移動可能で且つ周方向に相対回転不能に連結してなる。従って、テレスコ調整時にはインナシャフト２とアウタシャフト３とがスライドして全長が伸縮自在となる。また、この実施形態では、アウタコラム５の前端部とインナコラム６の後端部とを緩衝部材である低摩擦材や金属で構成されたスリーブ７を介して嵌合させている。また、ステアリングコラム４の中間部及び下端部は、上部支持ブラケット８及び下部支持ブラケット９により、ダッシュボードの下面等、車体１０の一部に支承される。

図３には、本発明の電動パワーステアリング装置のギヤボックス、即ち前記操舵補助機構２２を内装するハウジング１３と、チューブ部材であるインナコラム６との結合部の詳細を示す。インナコラム６は鋼製の断面円形チューブ部材、ハウジング１３はアルミニウム等の金属製である。そして、本実施形態では、ハウジング１３のインナコラム６が結合される部分に筒状部１４を突設した。筒状部１４は、その突出端部に形成され且つインナコラム６の内径と同等又はそれより僅かに大径の小径部１５と、その根幹部に形成され且つ突出端部の小径部１５より大径の拡径部１６と、拡径部１６の根幹部に形成された座面１７とを備えている。また、小径部１５と拡径部１６との間には隅Ｒが施されている。インナコラム６の下方端部は、前記小径部１５、拡径部１６からなる筒状部１４に緊密に被嵌する形状に加工され且つ下方端面が座面１７に当接するようになっている。特に、小径部１５の外周にはインナコラム６の内周を圧入するようになっている。

従って、インナコラム６の下方端部をハウジング１３の筒状部１４に被嵌すると、小径部１５の外周にインナコラム６の内周が圧入され、拡径部１６の外周にインナコラム６の拡径部が圧入、中間嵌め、隙間嵌めの何れかの嵌合方法で被嵌され、更に座面１７にインナコラム６の下方端面が当接する。前述したように、インナコラム６とアウタコラム５とが収縮することによるコラプスストローク長を確保するには、インナコラム６の外径が維持されている寸法、即ち長さを長くしたい。一方、筒状部１４の内部には、前述した入力軸２３等が内装されるため、内径寸法が決まる。しかしながら、本実施形態のステアリング装置の結合構造では、筒状部１４の根幹部に拡径部１６を形成したため、インナコラム６の長さを確保しながら、インナコラム６への曲げ力に対して筒状部１４の強度を確保することが可能となる。また、拡径部１６と小径部１５との間に隅Ｒを設けたことにより、インナコラム１６に曲げ力が作用したときにも、拡径部１６と小径部１５との間に応力集中が発生しにくい。なお、隅Ｒに代えて、テーパ形状又はテーパ形状と隅Ｒの組合せでもよい。

図４には、従来のハウジング１３とインナコラム６との結合構造を示す。同図から明らかなように、従来の結合部には、インナコラムの拡径部がない。そのため、インナコラム６に曲げ力が作用すると、筒状部１４（＝小径部１５）の根幹部に応力集中が生じ易い。
このように、本実施形態のステアリング装置の結合構造では、電動パワーステアリング装置のギヤボックス等のような金属製のハウジング１３と、電動パワーステアリング装置のインナコラム６のような鋼製のチューブ部材を結合するにあたり、それらの係合部の断面形状を円形とし、それらの軸線方向の位置によって、それらの円形断面の径が異なるといったように、結合部の断面形状を軸線方向の位置によって異ならせることで、例えばインナコラム６が被嵌されるハウジング１３の筒状部１４の一部に拡径部１６を形成することなどにより強度を確保することが可能となる。

なお、前記実施形態における拡径部１６とインナコラム６との結合部には、カシメを施したり、ボルト等の締結具で締結したりしてもよい。
また、ハウジング１３に形成する筒状部１４とインナコラム６との結合部は、円形断面に限らず、多角形断面であってもよい。
また、インナコラム６の材質は、鋼に限らず、アルミニウムや樹脂であってもよい。同様に、ハウジング１３及び筒状部１４はアルミニウムに限らず、鋼や樹脂であってもよい。

本発明のステアリング装置の結合構造を電動パワーステアリング装置に適用した一実施形態を示す全体図である。図１の操舵補助機構及びステアリングコラムの内部を示す断面図である。図２のハウジングとインナコラムの結合構造の詳細図である。従来のハウジングとインナコラムの結合構造の詳細図である。

符号の説明

１はステアリングシャフト
２はインナシャフト
３はアウタシャフト
４はステアリングコラム
５はアウタコラム
６はインナコラム
１０は車体
１２は電動モータ
１３はハウジング
１４は筒状部
１５は小径部
１６は拡径部
１７は座面

Claims

ステアリング装置のハウジング部材とチューブ部材の結合構造であって、ハウジング部材とチューブ部材の結合部の円形断面形状の径が、軸線方向の位置によって異なり、前記ハウジング部材は電動パワーステアリング装置のギヤボックスであり且つ前記チューブ部材は電動パワーステアリング装置のコラムであることを特徴とするステアリング装置の結合構造。
前記ハウジング部材は金属製であり且つチューブ部材が鋼製であることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置の結合構造。