JP5092460B2

JP5092460B2 - ステアリング装置

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Publication number: JP5092460B2
Application number: JP2007059404A
Authority: JP
Inventors: 飛出樹石井; 信康安藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: JP2008221905A

Description

本発明はステアリング装置、特にコラムにステアリングシャフトを軸支するための軸受を装着したステアリング装置の軸受固定構造に関する。

ステアリング装置においては、コラムに軸受を介して、ステアリングシャフトが回転可能に軸支され、このステアリングシャフトの車体後方側に、ステアリングホイールが取付けられている。ステアリングシャフトを軸支する軸受は、ステアリングシャフトに作用するスラスト方向の荷重を支持するために、軸受外輪の軸方向の位置をコラムに対して固定する必要がある。

特許文献１及び特許文献２に開示されたステアリング装置は、コラムをカシメ加工して軸受外輪の軸方向の位置を固定するようにした軸受固定構造を有している。特許文献１及び特許文献２の軸受固定構造は、量産性には優れているが、アルミニウム合金製やマグネシウム合金製等のコラムではカシメ加工を行うのが難しく、また、コラムの端面から軸受までの軸方向距離が離れている場合には、コラムのカシメ加工が困難な場合がある。

図６は、止め輪で軸受外輪の軸方向の位置を固定するようにした軸受固定構造を有するステアリング装置である。図６（１）、（２）に示すように、アウターコラム１１の内周面１１Ｂには、その車体後方側（図６の右側）に、軸受６の外輪６１が嵌合する嵌合孔１１Ｃが形成されている。嵌合孔１１Ｃと内周面１１Ｂとの段差面１１Ｄに、軸受６の外輪６１の車体前方側（図６の左側）の側面６１１が当接している。

また、外輪６１の車体後方側の側面６１２は、止め輪（穴用Ｃ形止め輪）７２に当接しているため、外輪６１は、アウターコラム１１に対して軸方向に固定されている。止め輪７２は、アウターコラム１１に形成された環状溝１１Ｅに内嵌して固定されている。

また、軸受６の内輪６２は、上部ステアリングシャフト１２Ａの外周面１２１Ａに外嵌し、内輪６２の車体前方側の側面６２１が、上部ステアリングシャフト１２Ａの段差面１２２Ａに当接している。また、内輪６２の車体後方側の側面６２２が止め輪（軸用Ｃ形止め輪）７１に当接しているため、内輪６２は、上部ステアリングシャフト１２Ａに対して軸方向に固定されている。止め輪７１は、上部ステアリングシャフト１２Ａに形成された環状溝１２３Ａに内嵌して固定されている。

図６に示すような、止め輪７２で軸受６の外輪６１の軸方向の位置を固定するようにした軸受固定構造では、段差面１１Ｄから環状溝１１Ｅまでの寸法を精度良く加工しないと、軸受６に軸方向のガタが生じるという問題があった。

特開平１１−３４２８５３号公報特開２００５−１１２１３３号公報

本発明は、ステアリングシャフトを軸支する軸受の軸方向のガタが小さく、製造コストが安価な軸受固定構造を有するステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、車体に固定可能なコラム、ステアリングシャフトを軸支する軸受、上記コラムの内周面に形成され、上記軸受の外輪が嵌合可能な嵌合孔、及び、上記外輪を固定するための外輪固定用部材を備えたステアリング装置であって、上記外輪固定用部材は、上記嵌合孔に圧入され、圧入方向に向かって、外径寸法が徐々に小さくなる円錐状に形成された環状の外周面と、上記外周面から圧入方向に向かって凸状に、かつ、軸心に向かって折り曲げられて形成された円弧状の押圧側面と、上記押圧側面から圧入方向と反対側に延びた後、軸心に向かって折り曲げられた折り曲げ部とを、備えており、上記外周面を上記嵌合孔に圧入した時に、この外周面と嵌合孔との間の摩擦力と外周面の角部が上記嵌合孔に食い込むことで抜け出しが防止されるとともに、上記押圧側面が上記嵌合孔に嵌合された軸受外輪の側面に弾性変形して当接し、軸受外輪の側面を軸方向に押圧する外輪固定用部材であることを特徴とするステアリング装置である。

第２番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記環状の外周面には切欠きが形成されていることを特徴とするステアリング装置である。

第３番目の発明は、第１番目または第２番目のいずれかの発明のステアリング装置において、上記コラムはアルミニウム合金またはマグネシウム合金で形成されていることを特徴とするステアリング装置である。

本発明のステアリング装置では、コラムの内周面に形成された嵌合孔に圧入される環状の外周面と、この外周面を嵌合孔に圧入した時に、嵌合孔に嵌合された軸受外輪の側面に弾性変形して当接し、軸受外輪の側面を軸方向に押圧する押圧側面とを有する外輪固定用部材を備えている。

外輪固定用部材を嵌合孔に圧入すると、押圧側面は弾性変形して軸受外輪を強く押圧する。従って、軸受に作用するスラスト方向の荷重に対して、軸受は軸方向のガタ無くステアリングシャフトを軸支することができ、外輪固定用部材を嵌合孔に取り付けるための高精度な加工を行わなくても、軸受は軸方向のガタが無くステアリングシャフトを軸支することができる。

以下の実施例では、ステアリングホイールの前後方向位置と傾斜角度の両方を調整できる、チルト・テレスコピック式のステアリング装置に本発明を適用した例について説明する。

図１は本発明のステアリング装置を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。図１に示すように、中空円筒状のコラム１が車体に取付けられ、このコラム１にはステアリングシャフト１２が回動可能に軸支されている。ステアリングシャフト１２には、その右端（車体後方側）にステアリングホイール１２１が装着され、ステアリングシャフト１２の左端（車体前方側）には、自在継手２１を介して中間シャフト２２が連結されている。

中間シャフト２２は、雄スプラインが形成された中実の中間インナーシャフト２２１と、雌スプラインが形成された中空円筒状の中間アウターシャフト２２２で構成され、中間インナーシャフト２２１の雄スプラインが、中間アウターシャフト２２２の雌スプラインに伸縮可能（摺動可能）に、かつ回転トルクを伝達可能に嵌合している。

さらに、中間アウターシャフト２２２の車体後方側が上記自在継手２１に連結され、中間インナーシャフト２２１の車体前方側が自在継手２３に連結されている。自在継手２３には、ステアリングギヤ２４の図示しないラックに噛合うピニオンが連結されている。

運転者がステアリングホイール１２１を回転操作すると、ステアリングシャフト１２、自在継手２１、中間シャフト２２、自在継手２３を介して、その回転力がステアリングギヤ２４に伝達され、ラックアンドピニオン機構を介して、タイロッド２５を移動し、車輪の操舵角を変えることができる。

図２は本発明の実施例１のステアリング装置の要部を示す一部を断面した側面図である。図３（１）は図２のＰ部拡大断面図、図３（２）は図３（１）の軸受近傍の拡大断面図である。図４は図３の外輪固定用部材単体を示す部品図であり、（１）は（２）のＡ−Ａ断面図、（２）は正面図である。

図２に示すように、コラム１は、中空円筒状のアウターコラム（アッパーコラム）１１と、このアウターコラム１１の左側（車体前方側）に軸方向に摺動可能に内嵌したインナーコラム（ロアーコラム）１０で構成されている。

アウターコラム１１には、上部ステアリングシャフト１２Ａが軸受６によって回転可能に軸支され、上部ステアリングシャフト１２Ａの右端（車体後方側）に、上記したステアリングホイール１２１（図１参照）が固定されている。

アウターコラム１１の左側（車体前方側）には、アウターコラム１１を左右両側から挟み込むようにして、アッパーブラケット（車体取付けブラケット）３が取付けられている。アッパーブラケット３は、車体４１に固定されたアルミ合金製等のカプセル４２を介して、車体前方側に離脱可能に取付けられている。

アウターコラム１１は、二次衝突時にステアリングホイール１２１に運転者が衝突して大きな衝撃力が作用すると、カプセル４２からアッパーブラケット３が車体前方側に離脱し、インナーコラム１０に案内されて車体前方側にコラプス移動し、衝突時の衝撃エネルギーを吸収する。

インナーコラム１０の車体前方端には、ロアーブラケット５１が一体的に形成され、このロアーブラケット５１が、チルト中心軸５２を介して車体４１に枢動可能に支承されている。また、インナーコラム１０には、下部ステアリングシャフト１２Ｂが回転可能に軸支され、下部ステアリングシャフト１２Ｂの車体後方端が上部ステアリングシャフト１２Ａの車体前方端にスプライン嵌合し、ステアリングホイール１２１の回転操作を、図１の自在継手２１を介して、ステアリングギヤ２４に伝達する。

アッパーブラケット３は、上板３２と、この上板３２から下方に延びる側板３３を有している。上記アウターコラム１１には、アウターコラム１１の下方に突出して、クランプ部材１３が一体的に形成されている。クランプ部材１３は、アッパーブラケット３の側板３３の内側面に摺動可能に接している。

本発明の実施例では、アウターコラム１１は、アルミダイカスト製の一体成型品である。また、軽量化を目的として、マグネシウムダイカスト製であってもよい。

アッパーブラケット３の側板３３には、チルト調整用長溝３５が形成されている。クランプ部材１３には、図２の左右方向に延びると共に、アウターコラム１１の軸心方向に長く延びるテレスコ調整用長溝１４が形成されている。

丸棒状の締付けロッド５３が、上記チルト調整用長溝３５及びテレスコ調整用長溝１４を通して、図２の紙面に直交する方向から挿入されている。アウターコラム１１の下面には、アウターコラム１１の外周面１１Ａから内周面１１Ｂに貫通したスリット５５が形成されている。

締付けロッド５３の端部には操作レバー５４が取り付けられ、操作レバー５４を手でクランプ方向に揺動操作すると、側板３３を内側に変形させ、側板３３の内側面がクランプ部材１３に強く押しつけられ、クランプ部材１３をアッパーブラケット３に対してチルトクランプする。

また、クランプ部材１３が内側に弾性変形し、スリット５５の幅が狭まる。従って、アウターコラム１１の内周面１１Ｂが縮径して、インナーコラム１０の外周面１０Ａをクランプ（テレスコピッククランプ）する。

また、操作レバー５４を手でアンクランプ方向に揺動操作すると、アウターコラム１１をアッパーブラケット３に対してアンクランプ（チルトアンクランプ）し、アウターコラム１１をインナーコラム１０に対してアンクランプ（テレスコピックアンクランプ）することができる。

ステアリングホイール１２１を握ってアウターコラム１１をインナーコラム１０に対して軸方向に摺動し、所望のテレスコピック位置に調整することができる。また、チルト中心軸５２を中心として、インナーコラム１０及びアウターコラム１１のチルト位置を調整した後、再び、アウターコラム１１をアッパーブラケット３にクランプすることができる。

図３及び図４に、上部ステアリングシャフト１２Ａを回転可能に軸支する軸受６の固定構造の詳細を示す。図３及び図４に示すように、アウターコラム１１の内周面１１Ｂには、その車体後方側（図３の右側）に、軸受６の外輪６１が嵌合する嵌合孔１１Ｃが形成されている。嵌合孔１１Ｃと内周面１１Ｂとの段差面１１Ｄに、軸受６の外輪６１の車体前方側（図３の左側）の側面６１１が当接している。

軸受６の外輪６１は、嵌合孔１１Ｃに車体後方側から圧入される外輪固定用部材８によって、軸方向に固定されている。すなわち、外輪固定用部材８に形成された環状の外周面８１は、外輪固定用部材８の圧入方向（図３及び図４の左側）に向かって、外径寸法が徐々に小さくなるように、角度θで円錐状に形成されている。

また、環状の外周面８１の右端の外径寸法（最大外径寸法）Ｄ１は、アウターコラム１１の嵌合孔１１Ｃの内径寸法Ｄ２よりも大きく形成されて、アウターコラム１１の嵌合孔１１Ｃに対して、環状の外周面８１の右端は締まりばめ嵌合になっている。

外輪固定用部材８の環状の外周面８１の車体前方側端部は、圧入方向に向かって凸の円弧状に、かつ、軸心に向かって折り曲げられて、円弧状の押圧側面８２が形成された後、車体後方側に縮径しながら若干延び、その後、軸心に向かって直角に折り曲げられた折り曲げ部８３が形成されている。また、折り曲げ部８３には、上部ステアリングシャフト１２Ａの外周面１２１Ａよりも大径の貫通孔８４が形成されている。

従って、アウターコラム１１の嵌合孔１１Ｃに、外輪固定用部材８の環状の外周面８１を挿入すると、外輪固定用部材８の外周面８１は、圧入方向に向かって外径寸法が徐々に小さくなるように円錐状に形成されているため、嵌合孔１１Ｃに外輪固定用部材８の環状の外周面８１は円滑に挿入される。

外輪固定用部材８の環状の外周面８１は、縮径しながら嵌合孔１１Ｃに圧入される。すると、外輪固定用部材８の車体前方側の円弧状の押圧側面８２が、外輪６１の車体後方側の側面６１２に当接する。押圧側面８２が外輪６１の車体後方側の側面６１２に当接した後、さらに外輪固定用部材８を嵌合孔１１Ｃの車体前方側に押し込むと、押圧側面８２は弾性変形し、外輪６１の車体後方側の側面６１２を車体前方側に強く押圧する。

実施例１のステアリング装置の運転操作中に、上部ステアリングシャフト１２Ａに車体後方側へのスラスト方向の荷重が作用すると、外輪固定用部材８に車体後方側へのスラスト方向の荷重が作用する。しかし、外輪固定用部材８の外周面８１と嵌合孔１１Ｃとの間の摩擦力、及び、外輪固定用部材８の外周面８１の車体後方側端部８５の角部が嵌合孔１１Ｃに食い込むことで、外輪固定用部材８は車体後方側へ抜け出すことは無い。

従って、上部ステアリングシャフト１２Ａに作用するスラスト方向の荷重に対して、軸受６は軸方向のガタ無く上部ステアリングシャフト１２Ａを軸支することができる。すなわち、外輪固定用部材８を嵌合孔１１Ｃに取り付けるための高精度な加工を行わなくても、軸受６は軸方向のガタが無く上部ステアリングシャフト１２Ａを軸支することができる。

次に本発明の実施例２について説明する。図５は本発明の実施例２の外輪固定用部材単体を示す部品図であり、（１）は（２）のＢ−Ｂ断面図、（２）は正面図、（３）は（２）のＣ−Ｃ断面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例２の外輪固定用部材８は、外輪固定用部材８の外周に切欠きを形成することにより、外輪固定用部材８を嵌合孔１１Ｃに圧入した時に、アウターコラム１１の嵌合孔１１Ｃに作用する内圧（嵌合孔１１Ｃを膨張させる力）の制御を容易にして、アウターコラム１１を薄肉にした場合の、アウターコラム１１の割れを防止した例である。

図５に示すように、実施例２の外輪固定用部材８の環状の外周面８１は、実施例１と同様に、外輪固定用部材８の圧入方向（図５の左側）に向かって、外径寸法が徐々に小さくなるように、角度θで円錐状に形成されている。

また、実施例１と同様に、環状の外周面８１の右端の外径寸法（最大外径寸法）Ｄ１は、アウターコラム１１の嵌合孔１１Ｃの内径寸法Ｄ２（図３（１）参照）よりも大きく形成されて、アウターコラム１１の嵌合孔１１Ｃに対して、環状の外周面８１の右端は締まりばめ嵌合になっている。

外輪固定用部材８の環状の外周面８１の車体前方側端部には、実施例１と同様に、円弧状の押圧側面８２、折り曲げ部８３、上部ステアリングシャフト１２Ａの外周面１２１Ａよりも大径の貫通孔８４が形成されている。

実施例２では、外輪固定用部材８の環状の外周面８１に、８個の切欠き８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃ、８６Ｄ、８６Ｅ、８６Ｆ、８６Ｇ、８６Ｈが形成されている。切欠き８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃ、８６Ｄ、８６Ｅ、８６Ｆ、８６Ｇ、８６Ｈは、外周面８１及び押圧側面８２を円周方向に分断して、折り曲げ部８３の外周端まで形成されている。

図５（３）に示すように、切欠き８６Ｂと８６Ｃに挟まれた小扇形部８７Ａ、切欠き８６Ｄと８６Ｅに挟まれた小扇形部８７Ｂ、切欠き８６Ｆと８６Ｇに挟まれた小扇形部８７Ｃ、切欠き８６Ｈと８６Ａに挟まれた小扇形部８７Ｄは、外周面８１が削ぎ落とされている。従って、嵌合孔１１Ｃに外輪固定用部材８を挿入した時に、嵌合孔１１Ｃには接触しない。

また、切欠き８６Ａと８６Ｂに挟まれた大扇形部８８Ａ、切欠き８６Ｃと８６Ｄに挟まれた大扇形部８８Ｂ、切欠き８６Ｅと８６Ｆに挟まれた大扇形部８８Ｃ、切欠き８６Ｇと８６Ｈに挟まれた大扇形部８８Ｄには、外周面８１が形成されている。

しかし、切欠き８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃ、８６Ｄ、８６Ｅ、８６Ｆ、８６Ｇ、８６Ｈによって、隣接する大扇形部８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃ、８８Ｄは互いに分断されている。従って、嵌合孔１１Ｃに外輪固定用部材８を挿入した時に、大扇形部８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃ、８８Ｄは、アウターコラム１１の嵌合孔１１Ｃに沿って容易に弾性変形する。

従って、外輪固定用部材８を嵌合孔１１Ｃに圧入した時に、アウターコラム１１の嵌合孔１１Ｃに作用する内圧（嵌合孔１１Ｃを膨張させる力）を実施例１よりも小さくできるため、アルミニウム合金製やマグネシウム合金製で、薄肉に形成されたアウターコラム１１の割れを防止することが可能となる。

また、嵌合孔１１Ｃに外周面８１を圧入した時の締代を大きくしても内圧の上昇が小さく抑えられるため、所要の内圧を得ることが容易で、外輪固定用部材８や嵌合孔１１Ｃの加工が容易となり、製造コストを削減することができる。

上記実施例では、アウターコラム１１に嵌合する軸受に適用した例について説明したが、インナーコラム１０に嵌合する軸受に適用してもよい。さらに、上記実施例では、アッパー側のコラムに適用した例について説明したが、ロアー側のコラムに適用してもよい。

また、上記実施例では、インナーコラム１０がロアーコラム、アウターコラム１１がアッパーコラムで構成されているが、インナーコラム１０をアッパーコラム、アウターコラム１１をロアーコラムにしてもよい。

さらに、上記実施例では、チルト位置調整とテレスコピック位置調整の両方が可能なチルト・テレスコピック式のステアリング装置に本発明を適用した場合について説明したが、テレスコピック位置調整だけが可能なテレスコピック式のステアリング装置に本発明を適用してもよい。

本発明のステアリング装置を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。本発明の実施例１のステアリング装置の要部を示す一部を断面した側面図である。（１）は図２のＰ部拡大断面図、（２）は（１）の軸受近傍の拡大断面図である。図３の外輪固定用部材単体を示す部品図であり、（１）は（２）のＡ−Ａ断面図、（２）は正面図である。本発明の実施例２の外輪固定用部材単体を示す部品図であり、（１）は（２）のＢ−Ｂ断面図、（２）は正面図、（３）は（２）のＣ−Ｃ断面図である。（１）は従来のコラムの車体後方端の拡大断面図、（２）は（１）の軸受近傍の拡大断面図である。

符号の説明

１コラム
１０インナーコラム（ロアーコラム）
１０Ａ外周面
１１アウターコラム（アッパーコラム）
１１Ａ外周面
１１Ｂ内周面
１１Ｃ嵌合孔
１１Ｄ段差面
１１Ｅ環状溝
１２ステアリングシャフト
１２Ａ上部ステアリングシャフト
１２１Ａ外周面
１２２Ａ段差面
１２３Ａ環状溝
１２Ｂ下部ステアリングシャフト
１２１ステアリングホイール
１３クランプ部材
１４テレスコ調整用長溝
２１自在継手
２２中間シャフト
２２１中間インナーシャフト
２２２中間アウターシャフト
２３自在継手
２４ステアリングギヤ
２５タイロッド
３アッパーブラケット（車体取付けブラケット）
３２上板
３３側板
３５チルト調整用長溝
４１車体
４２カプセル
５１ロアーブラケット
５２チルト中心軸
５３締付けロッド
５４操作レバー
５５スリット
６軸受
６１外輪
６１１車体前方側の側面
６１２車体後方側の側面
６２内輪
６２１車体前方側の側面
６２２車体後方側の側面
７１止め輪
７２止め輪
８外輪固定用部材
８１外周面
８２押圧側面
８３折り曲げ部
８４貫通孔
８５車体後方側端部
８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃ、８６Ｄ、８６Ｅ、８６Ｆ、８６Ｇ、８６Ｈ切欠き
８７Ａ、８７Ｂ、８７Ｃ、８７Ｄ小扇形部
８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃ、８８Ｄ大扇形部

Claims

車体に固定可能なコラム、
ステアリングシャフトを軸支する軸受、
上記コラムの内周面に形成され、上記軸受の外輪が嵌合可能な嵌合孔、及び、
上記外輪を固定するための外輪固定用部材
を備えたステアリング装置であって、
上記外輪固定用部材は、
上記嵌合孔に圧入され、圧入方向に向かって、外径寸法が徐々に小さくなる円錐状に形成された環状の外周面と、
上記外周面から圧入方向に向かって凸状に、かつ、軸心に向かって折り曲げられて形成された円弧状の押圧側面と、
上記押圧側面から圧入方向と反対側に延びた後、軸心に向かって折り曲げられた折り曲げ部とを、備えており、
上記外周面を上記嵌合孔に圧入した時に、この外周面と嵌合孔との間の摩擦力と外周面の角部が上記嵌合孔に食い込むことで抜け出しが防止されるとともに、上記押圧側面が上記嵌合孔に嵌合された軸受外輪の側面に弾性変形して当接し、軸受外輪の側面を軸方向に押圧する外輪固定用部材であること
を特徴とするステアリング装置。
請求項１に記載されたステアリング装置において、
上記環状の外周面には切欠きが形成されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項１または請求項２のいずれかに記載されたステアリング装置において、
上記コラムはアルミニウム合金またはマグネシウム合金で形成されていること
を特徴とするステアリング装置。