JP5056182B2 - テレスコピック式ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のコラムをテレスコープ状に組み合わせてなるステアリングコラムを伸縮させることでテレスコピックの位置調整が可能なテレスコピック式ステアリング装置に関する。

車両に装備されているテレスコピック式ステアリング装置は、例えば特許文献１に記載されているように、車両後端側にステアリングホイールを装着したステアリングシャフトをステアリングコラムが回転自在に支持しており、このステアリングコラムを、装置ハウジングに固定した固定コラムと、この固定コラムにコラム軸方向に摺動自在に嵌合した可動コラムとをテレスコープ状に組み合わせた構成とし、ステアリングホイールが運転者の運転姿勢に応じた最適位置となるように、電動アクチュエータで可動コラムをコラム軸方向に自動的に移動させることでステアリングコラムのテレスコピック位置調整を行うようにしている。

ここで、特許文献１の装置は、テレスコ摺動部である固定コラム及び可動コラムの嵌合部の外筒部（特許文献１は可動コラム）に、内筒部（特許文献１は固定コラム）の外周に向けて径方向に貫通する貫通穴を形成し、この貫通穴に、内筒部の外周に当接する当接部材（特許文献１ではローラ）と、この当接部材に対して径方向内方の押圧力を発生する押圧保持手段（特許文献１ではコラム径方向に移動自在なホルダ、皿ばね及び調整ねじ）を配置することで、内容部をコラム軸方向に摺動自在に支持しながら外筒部内での内筒部の径方向のガタを防止する構造としている。
実開平２−４４５６５号公報

ところで、特許文献１の装置において、当接部材の外形寸法を、外筒に形成した貫通穴の形状より小さくすると、貫通穴に当接部材を挿入する作業が容易となって組み立て作業性を良好とすることができる。
しかし、当接部材と貫通穴の周面との間の隙間が大きくなってしまうので、ステアリングコラムのテレスコ調整を行う際に、貫通穴の周面と当接部材との衝突により異音が発生して運転者に違和感を与えるおそれがある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ステアリングコラムの嵌合部の外筒部及び内筒部のコラム径方向のガタを確実に防止してテレスコピックの位置調整を円滑に行うことができるとともに、組み立て作業性が良好となるガタ抑制機構を備えたテレスコピック式ステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係るテレスコピック式ステアリング装置は、ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムを、車体側部材に支持された固定コラムと、この固定コラムにコラム軸方向に摺動自在に嵌合している可動コラムとで構成し、前記固定コラム及び前記可動コラムのテレスコ摺動部である嵌合部に、当該嵌合部の外筒部内に配置した内筒部をコラム軸方向に摺動自在に支持しながらコラム径方向のガタを防止するガタ抑制機構を備えているテレスコピック式ステアリング装置において、前記ガタ抑制機構は、前記外筒部の外周から内周まで貫通している円形状の貫通部と、この貫通部に挿入されて前記内筒部の外周に当接する円盤形状の当接部材と、前記当接部材に対してコラム軸に直交する方向の内方に向けて押圧力を付与するように前記貫通部に配置した押圧付与手段とを備えており、前記当接部材は、前記貫通部に挿入されるときには、該貫通部の内周面との間に隙間が存在する第１外郭形状であり、前記内筒部の外周に当接して前記押圧付与手段から押圧力が付与されるときには、前記貫通部の内周面に当接する前記第１外郭形状より大きな第２外郭形状に弾性変形するとともに、前記当接部材に、前記第１外郭形状から前記第２外郭形状になるときの形状変化を促進する形状変化促進手段を設けた。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のテレスコピック式ステアリング装置において、前記当接部材の前記第１外郭形状は、前記当接部材の軸心から離間するに従い同一方向に徐々に湾曲した形状であり、前記第２外郭形状は、前記軸心方向から押圧力が付与されることで湾曲形状から平板状に弾性変形する形状である。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のテレスコピック式ステアリング装置において、前記形状変化促進手段は、前記当接部材の軸心の回りに形成した環状の溝である。

また、請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載のテレスコピック式ステアリング装置において、前記形状変化促進手段は、前記当接部材の軸心の回りに形成した円弧状の長穴である。
また、請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載のテレスコピック式ステアリング装置において、前記形状変化促進手段は、前記当接部材の外周に所定間隔をあけて形成した複数の切欠きである。
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載のテレスコピック式ステアリング装置において、前記当接部材は合成樹脂材で形成されている。

本発明に係るテレスコピック式ステアリング装置によると、ガタ抑制機構を構成する当接部材を、外筒部に形成した貫通部に挿入するときには、貫通部の内周面との間に隙間が存在する第１外郭形状であり、内筒部の外周に当接して押圧付与手段から押圧力が付与されるときには、貫通部の内周面に当接する第１外郭形状より大きな第２外郭形状に弾性変形するので、当接部材を貫通部に挿入する際には、第１外郭形状となっている当接部材が貫通部の途中で引っ掛からず、組み立て作業性を良好とすることができる。また、押圧付与手段から押圧力が付与されて第２外郭形状となった当接部材は、貫通部の内周面との間に隙間が発生せず、テレスコピック位置の調整のために内筒部がコラム軸方向に移動しても、当接部材及び貫通部の内周面の衝突による異音がほとんど発生せず、運転者に違和感を与えるおそれがない。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１から図１３は本発明に係るステアリング装置を示す図であり、図１は本発明の一実施形態を示す全体構成図、図２はステアリング装置の要部を示す側面図、図３はステアリング装置の要部を分解して示した図、図４は図２のＡ−Ａ線矢視図、図５は図２のＢ−Ｂ線矢視図、図６は図２のＣ−Ｃ線矢視図、図７はガタ抑制機構の当接部材を示す平面図、図８は図７のＥ−Ｅ線矢視図、図９は当接部材を貫通穴に配置した状態を示す図、図１０は他の形状の当接部材を貫通穴に配置した状態を示す図、図１１から図１３は当接部材の他の例を示した図である。

図１において、ステアリング装置１０は、ステアリングシャフト３を回動自在に支持するステアリングコラム１を有する。ステアリングシャフト３には、その後端側にステアリングホイール２が装着され、ステアリングシャフト３の前端側にはユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５が連結されている。中間シャフト５にはその前端にユニバーサルジョイント６を介してラックアンドピニオン機構等からなるステアリングギヤ７が連結されている。このステアリングギヤ７の出力軸がタイロッド８を介して操舵輪９に連結されている。

そして、運転者がステアリングホイール２を操舵すると、ステアリングシャフト３、ユニバーサルジョイント４、中間シャフト５、ユニバーサルジョイント６を介してその回転力がステアリングギヤ７に伝達され、ラックアンドピニオン機構で回転運動が車両幅方向の直線運動に変換されてタイロッド８を介して操舵輪９を転舵する。
なお、ステアリングコラム１の車両後方部位には、後述する電動モータ１７，２６を駆動するコントロールスイッチ、コンビスイッチやコラムカバー等の周辺部品Ｐが配設されている。

図２に示すように、ステアリングシャフト３を挿通している筒状のステアリングコラム１は、車体側部材（不図示）に取付けられたロアコラム１１と、このロアコラム１１にテレスコピック位置調整可能に外嵌されているミドルコラム１２と、このミドルコラム１２にチルト位置調整可能に連結されているアッパコラム１３とで構成されている。
すなわち、図３に示すように、ロアコラム１１の車両後方側（図３の右側）に円筒形状の案内筒１４が一体に形成され、ミドルコラム１２の車両前方側（図３の左側）に円形の摺動穴１５が形成されており、案内筒１４が摺動穴１５に内嵌することで、ミドルコラム１２は、案内筒１４に案内されながらコラム軸Ｐ１に移動可能に配置されている。

ミドルコラム１２の車両後方側には、枢軸ピン１６を揺動中心として上下方向に揺動自在となるようにアッパコラム１３が連結されている。アッパコラム１３は、上部ステアリングシャフト３Ａを回転自在に支持しており、上部ステアリングシャフト３Ａの車両前方側端部は、ロアコラム１１に回転自在に支持されているステアリングシャフト３と、枢軸ピン１６の中心線上に配置したユニバーサルジョイント（不図示）を介して連結している。

図５に示すように、ミドルコラム１２の下方の車幅方向の一方には電動モータ１７が固定されており、この電動モータ１７の出力軸１８にウォーム１９が同軸に固定されている。
ミドルコラム１２には、ロアコラム１１に形成した摺動穴１５に対して下方位置の車幅方向の他方側に、摺動穴１５を形成した方向と同一方向に貫通穴２０が形成されており、この貫通穴２０に中空円筒形状のナット２１が配置されている。ナット２１の外周にはウォームホイール２２が圧入されており、このウォームホイール２２にウォーム１９が噛み合っている。また、ナット２１の内周に形成した雌ねじに、貫通穴２０に配置した送りねじ２３の雄ねじがねじ込まれている。

また、図２及び図３に示すように、送りねじ２３の車両後方側端部は、アッパコラム１３に圧入された連結ピン４１に回動自在に連結されており、ミドルコラム１２の車両前方端から突出している送りねじ２３の車両前方端には、円盤状のストッパ２５が固定されている。なお、ストッパ２５は、送りねじ２３が車両後方側へ移動する際にミドルコラム１２の車両前方側端部に当接することで、送りねじ２３の車両後方側への移動が規制される。

一方、図２から図４に示すように、ロアコラム１１の車幅方向の他方にはコラム軸Ｐ１に直交して斜め上方に突出する電動モータ２６が固定されており、この電動モータ２６の出力軸２７にはウォーム２８が同軸に固定されている。
ロアコラム１１には、案内筒１４を形成した方向と同一方向に貫通穴２９が形成されており、この貫通穴２９に中空円筒形状のナット３０が配置されている。ナット３０の外周にはウォームホイール３１が圧入されており、このウォームホイール３１にウォーム２８が噛み合っている。また、ナット３０の内周に形成した雌ねじに、貫通穴２９に配置した送りねじ３２の雄ねじがねじ込まれている。

ミドルコラム１２には、送りねじ３２の車両後方側３２ａが内嵌する連結穴３３が形成され、この車両後方側３２ａはナット３４で固定されている。
また、送りねじ２３の車両前方側端部には円盤状のストッパ３５が固定されており、送りねじ３２が車両後方側へ移動する際にロアコラム１１の車両前方側端部に当接することで、送りねじ３２の車両後方側への移動が規制される。

ここで、図２及び図３に示すように、ロアコラム１１に一体化された案内筒１４とミドルコラム１２との嵌合部には、テレスコピック位置の調整時に案内筒１４が径方向に移動するのを防止するガタ抑制機構４０が設けられている。
ガタ抑制機構４０は、図６に示すように、ミドルコラム１２の外周から突出している円筒部４１と、この円筒部４１の内径部に形成した雌ねじ部４２と、円筒部４１の内径部に対して同軸に形成され、案内筒１４の外周に対向する位置までミドルコラム１２を貫通している円筒形状の貫通穴４３と、円筒部４１の上部開口から挿入されて案内筒１４の外周の一部に当接している当接部材４４と、案内筒１４に当接していない当接部材４４の径方向外方側に当接して配置されている平ワッシャ４５と、当接部材４４に当接していない平ワッシャ４５の径方向外方側に当接して配置されている皿バネ４６と、皿バネ４６が平ワッシャ４５との間で軸方向に弾性変形するように雌ねじ部４２にねじ込まれている六角穴付きのガタ止めボルト４７と、円筒部４１から突出しているボルト４７の雄ねじに螺合しながら円筒部４１の径方向端面に当接しているナット４８とで構成されている。そして、ガタ抑制機構４０の雌ねじ部４２の内径寸法及び貫通穴４３の直径は、同一寸法Ｄに設定されている。

当接部材４４は、図７及び図８に示すように、低摩擦係数の合成樹脂材からなる外観円盤形状の部材であり、軸心Ｐ２方向に離間している一対の端面４４ａ，４４ｂの一方の端面４４ａに、軸心Ｐ２に中心を一致させた環状の溝４４ｃが形成されている。
また、この当接部材４４は、軸心Ｐ２から離間するに従い徐々に湾曲した形状、即ち、他方の端面４４ｂ側が凸形状、一方の端面４４ａ側が凹形状に形成されている。そして、当接部材４４の外周面４４ｄは、軸心Ｐ２に沿った円筒面として形成されている。

さらに、湾曲した形状の当接部材４４の外形寸法Ｓは、雌ねじ部４２の内径寸法及び貫通穴４３の直径より小さな寸法である（Ｓ＜Ｄ）。また、軸心Ｐ２方向に圧縮力が加わることで弾性変形し、平板状に矯正された当接部材４４の外形寸法は、雌ねじ部４２の内径寸法及び貫通穴４３の直径と略同一の外形寸法Ｄになるように設定されている。
なお、本発明の固定コラムが案内筒１４に対応し、本発明の貫通部が雄ねじ部４２及び貫通穴４３に対応し、本発明の可動コラムがミドルコラム１２に対応し、本発明の押圧付与手段が平ワッシャ４５、皿ばね４６、ガタ止めボルト４７に対応し、本発明の当接部材の第１外郭形状が図７から図９（ａ）の当接部材４４の形状に対応し、本発明の当接部材の第２外郭形状が図９（ｂ）の当接部材４４の形状に対応している。

次に、本実施形態のステアリング装置の動作及び作用効果について説明する。
ステアリングコラム１の車両後方部位に配設した周辺部品Ｐのコントロールスイッチの操作により電動モータ１７が回転すると、ウォーム１９、ウォームホイール２２が回転し、送りねじ２３がミドルコラム１２のコラム軸Ｐ１方向に移動することで、連結ピン２４を介してアッパコラム１３が枢軸ピン１６を揺動中心として上下方向に揺動し、アッパコラム１３のチルト位置を調整することができる。

また、周辺部品Ｐのコントロールスイッチの操作により電動モータ２６が回転すると、ウォーム２８、ウォームホイール３１が回転し、送りねじ３２とともにミドルコラム１２がコラム軸Ｐ１方向に移動し、ミドルコラム１２のテレスコピック位置を調整することができる。
また、本実施形態のガタ抑制機構４０は、ガタ止めボルト４７と平ワッシャ４５との間に配置されている皿バネ４６が軸方向内方に弾性復元力を作用し、平ワッシャ４５を介して当接部材４４に対して径方向内方の押圧力を発生する。当接部材４４は弾性変形して平板状に矯正されながら案内筒１４に当接する。これにより、ミドルコラム１２内で低摩擦係数の合成樹脂材からなる当接部材４４に支持された案内筒１４（ロアコラム１１）は、径方向のガタが防止されながらテレスコピック位置の調整が円滑に行われる。

ここで、ガタ抑制機構４０を組み立てる際、当接部材４４は、図９（ａ）に示すように、雌ねじ部４２の内径寸法及び貫通穴４３の直径Ｄより小さな外形寸法Ｓの湾曲した形状とであり、雌ねじ部４２及び貫通穴４３との間に所定の隙間Ｔを設けているので、円筒部４１の開口部から傾いた状態で挿入しても、雌ねじ部４２及び貫通穴４３の内周面に引っ掛かることがなく、貫通穴４３の位置まで正常に配置することができる。したがって、当接部材４４を貫通穴４３まで挿入する際の引っ掛かりを防止して組み立て作業が容易となるので、ガタ抑制機構４０の組み立て作業を容易に行うことができる。

また、ガタ止めボルト４７と平ワッシャ４５との間に配置されている皿バネ４６が軸方向内方に弾性復元力を作用し、平ワッシャ４５を介して当接部材４４に軸方向内方の押圧力が発生すると、図９（ｂ）に示すように、当接部材４４は弾性変形しながら平板状に矯正され、外周面４４ｄの頂部が、貫通穴４３の内周面との間に隙間を無くして当接するので、テレスコピック位置の調整のためにミドルコラム１２がコラム軸Ｐ１方向に移動しても、当接部材４４及び貫通穴４３の間の異音がほとんど発生せず、運転者に違和感を与えるおそれがない。

さらに、当接部材４４は合成樹脂製なので、軸心Ｐ２から離間するに従い徐々に湾曲した形状を容易に形成することができ、コストの低減化も図ることができる。
なお、当接部材は、図７及び図８で示した形状に限るものではなく、例えば図１０（ａ）に示すように、当接部材４４の外周面４４ｄを、凸形状の他方の端面４４ｂ側では外径が大きく、凹形状の一方の端面４４ａ側に向かうに従い徐々に外径を小さくしたテーパ面とし、図１０（ｂ）に示すように、ガタ止めボルト４７、皿バネ４６等から軸方向内方の押圧力が発生して平板状に矯正された際に、外周面４４ｄが貫通穴４３の内周面に面接触で当接するようにすると、当接部材４４及び貫通穴４３の間の異音発生をさらに抑制することができる。

また、当接部材の他の形状として、図１１に示すように、外周に所定間隔をあけて複数の切欠き５０を形成した花弁形状の当接部材４４、図１２に示すように、円弧状に延在する複数の長穴５１を形成した当接部材４４、図１３に示すように、半円弧状に延在する２つの長穴５２と、外周の一部から突出して貫通穴４３の内周面に当接する突起部５３を形成した当接部材４４がある。これらの当接部材の外周面４４ｄは、径方向外方に凸状に湾曲している。

これら図１１から図１３の当接部材４４は、外周に切欠き５０、円弧状の長穴５１，５２を形成したことで、雌ねじ部４２及び貫通穴４３の内周面に引っ掛かりにくい外径寸法Ｓから、貫通穴４３の間とに隙間を無くす外径寸法Ｄまで容易に弾性変形しやすい湾曲した部材とすることができる。
また、図６及び図７では、ロアコラム１１に一体化された案内筒１４とミドルコラム１２との嵌合部に一カ所のガタ抑制機構４０を設けた例を示したが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、嵌合部の周方向に異なる位置に、少なくとも２箇所のガタ抑制機構４０を設けても同様の効果を奏することができる。また、少なくとも２箇所のガタ抑制機構４０を、嵌合部の周方向に異なる位置であり、且つコラム軸Ｐ１方向に異なる位置に設けてもよい。

さらに、本実施形態では、チルト位置調整及びテレスコピック位置調整を電動モータ１７，２６で自動的に行うステアリング装置について説明したが、手動式のチルト・テレスコピック式ステアリング装置であっても同様の効果を奏することができる。さらには、自動式、あるいは手動式のテレスコピック式ステアリング装置であっても同様の効果を奏することができる。

本発明に係るステアリング装置の一実施形態を示す全体構成図である。 ステアリング装置の要部を示す側面図である。 ステアリング装置の要部を分解して示した図である。 図２のＡ−Ａ線矢視図である。 図２のＢ−Ｂ線矢視図である。 図２のＣ−Ｃ線矢視図である。 ガタ抑制機構を構成する当接部材の平面図である。 図７のＥ−Ｅ線矢視図である。 当接部材を貫通穴に配置した状態を示す図である。 他の形状の当接部材を貫通穴に配置した状態を示す図である。 当接部材の他の形状の二例目を示す図である。 当接部材の他の形状の三例目を示す図である。 当接部材の他の形状の四例目を示す図である。

符号の説明

１…ステアリングコラム、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、３Ａ…上部ステアリングシャフト、４…ユニバーサルジョイント、５…中間シャフト、６…ユニバーサルジョイント、７…ステアリングギヤ、８…タイロッド、９…操舵輪、１０…ステアリング装置、１１…ロアコラム、１２…ミドルコラム、１３…アッパコラム、１４…案内筒、１５…摺動穴、１６…枢軸ピン、１７，２６…電動モータ、１８…出力軸、１９…ウォーム、２０…貫通穴、２１…ナット、２２…ウォームホイール、２４…連結ピン、２５…ストッパ、２７…出力軸、２８…ウォーム、２９…貫通穴、３０…ナット、３１…ウォームホイール、３２ａ…送りねじの車両後方側、３３…連結穴、３４…ナット、３５…ストッパ、４０…ガタ抑制機構、４１…連結ピン、４１…円筒部、４２…雌ねじ部、４３…貫通穴、４４…当接部材、４４ａ，４４ｂ…当接部材の端面、４４ｃ…環状の溝、４４ｄ…当接部材の外周面、４５… 平ワッシャ、４６…皿バネ、４７…ガタ止めボルト、４８…ナット、５０…切欠き、５１，５２…円弧状の長穴、５３…突起部、Ｄ…雌ねじ部及び貫通穴の内径寸法、Ｐ…周辺部品、Ｐ１…コラム軸、Ｐ２…当接部材の軸心、Ｓ…湾曲した当接部材の外形寸法

Claims (6)

1. ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムを、車体側部材に支持された固定コラムと、この固定コラムにコラム軸方向に摺動自在に嵌合している可動コラムとで構成し、前記固定コラム及び前記可動コラムのテレスコ摺動部である嵌合部に、当該嵌合部の外筒部内に配置した内筒部をコラム軸方向に摺動自在に支持しながらコラム径方向のガタを防止するガタ抑制機構を備えているテレスコピック式ステアリング装置において、
   前記ガタ抑制機構は、前記外筒部の外周から内周まで貫通している円形状の貫通部と、この貫通部に挿入されて前記内筒部の外周に当接する円盤形状の当接部材と、前記当接部材に対してコラム軸に直交する方向の内方に向けて押圧力を付与するように前記貫通部に配置した押圧付与手段とを備えており、
   前記当接部材は、前記貫通部に挿入されるときには、該貫通部の内周面との間に隙間が存在する第１外郭形状であり、前記内筒部の外周に当接して前記押圧付与手段から押圧力が付与されるときには、前記貫通部の内周面に当接する前記第１外郭形状より大きな第２外郭形状に弾性変形するとともに、
   前記当接部材に、前記第１外郭形状から前記第２外郭形状になるときの形状変化を促進する形状変化促進手段を設けたことを特徴とするテレスコピック式ステアリング装置。
2. 前記当接部材の前記第１外郭形状は、前記当接部材の軸心から離間するに従い同一方向に徐々に湾曲した形状であり、前記第２外郭形状は、前記軸心方向から押圧力が付与されることで湾曲形状から平板状に弾性変形する形状であることを特徴とする請求項１記載のテレスコピック式ステアリング装置。
3. 前記形状変化促進手段は、前記当接部材の軸心の回りに形成した環状の溝であることを特徴とする請求項１又は２記載のテレスコピック式ステアリング装置。
4. 前記形状変化促進手段は、前記当接部材の軸心の回りに形成した円弧状の長穴であることを特徴とする請求項１又は２記載のテレスコピック式ステアリング装置。
5. 前記形状変化促進手段は、前記当接部材の外周に所定間隔をあけて形成した複数の切欠きであることを特徴とする請求項１又は２記載のテレスコピック式ステアリング装置。
6. 前記当接部材を、合成樹脂材で形成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のテレスコピック式ステアリング装置。

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