JP5120159B2 - 衝撃吸収式電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

この発明は、ステアリングホイールの操舵力の軽減を図ると共に、衝突事故の際に全長を収縮して、ステアリングホイールに衝突した運転者の保護を図る、衝撃吸収式電動パワーステアリング装置に関する。特に、本発明は、電動モータにより補助トルクを付与した場合の反力に起因する、アウターコラムとインナーコラムとの嵌合部への負担を軽減し、衝撃荷重を円滑に吸収できる構造に関する。

自動車のステアリング装置として、操舵輪に舵角を付与する為に運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力を軽減すべく、電動モータによる補助動力を付与する構造である、電動パワーステアリング装置が従来から知られ、更に使用されている。図１１は、この様な電動パワーステアリング装置１を示している。この電動パワーステアリング装置１は、後端部（図１１の右端部）にステアリングホイール２を固定した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を挿通自在なステアリングコラム４と、このステアリングシャフト３に補助トルクを付与する為の操舵力補助装置（アシスト装置）５と、上記ステアリングシャフト３の回転に基づきタイロッド６、６を変位させる（押し引きする）為のステアリングギヤユニット７とを備える。このうちのステアリングシャフト３は、インナーシャフト８とアウターシャフト９とを、回転力の伝達自在に、且つ軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせて成る。衝突事故の際には、上記インナーシャフト８とアウターシャフト９とが軸方向に相対変位する事で、上記ステアリングシャフト３の全長を縮める。

又、上記ステアリングシャフト３を挿通した筒状の上記ステアリングコラム４は、インナーコラム１０とアウターコラム１１とをテレスコープ状に組み合わせて成り、衝突事故の際には、上記ステアリングシャフト３と共に全長を縮める。上記インナーコラム１０の前端部（図１１の左端部）は、上記操舵力補助装置５を構成するギヤハウジング１２の後端部に結合固定している。又、上記インナーシャフト８は、このギヤハウジング１２内に挿入し、このインナーシャフト８の前端部を、上記操舵力補助装置５を構成する入力軸に結合している。又、この入力軸にトーションバーを介して連結された、同じく上記操舵力補助装置５を構成する出力軸１３の前端部を、上記ギヤハウジング１２の前端面から突出させている。

又、上記ステアリングコラム４は、その中間部を支持ブラケット１４により、ダッシュボードの下面等、車体１５の一部に支承している。又、この支持ブラケット１４と車体１５との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット１４に前方に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット１４が上記係止部から外れる様にしている。又、チルト機構を設ける事により、前記ステアリングホイール２の高さ位置の調節を自在としている。この様なチルト機構は、従来から周知な構造と同様であり、本発明の要旨とも関係しない為、詳しい図示並びに説明は省略する。

又、上記操舵力補助装置５を構成する上記出力軸１３の前端部は、自在継手１６を介して、中間シャフト１７の後端部に連結している。又、この中間シャフト１７の前端部に、別の自在継手１８を介して、前記ステアリングギヤユニット７の入力軸１９を連結している。上記中間シャフト１７は、インナーシャフト２０とアウターシャフト２１とを、回転力の伝達自在に、且つ軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせて成る。これらインナーシャフト２０とアウターシャフト２１とは、衝突時に互いに軸方向に相対変位する事で、上記中間シャフト１７の全長を縮める。

又、上記ステアリングギヤユニット７は、図示しないラックとピニオンとを備え、このうちのピニオンに上記入力軸１９を結合している。又、このピニオンと噛合する上記ラックは、両端部に前記タイロッド６、６を連結しており、このラックの軸方向変位に基づいてこれら各タイロッド６、６を押し引きする事で、図示しない操舵輪に所望の舵角を付与する。又、上記操舵力補助装置５は、電動モータ２２によりウォーム減速機を介して、前記出力軸１３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを付与する。

上述の様に構成する電動パワーステアリング装置１の場合、上記操舵力補助装置５の出力軸１３から出力されるトルクを、前記ステアリングホイール２から前記ステアリングシャフト３に加えられるトルクよりも大きくできる。即ち、上記出力軸１３から出力されるトルクを、上記操舵力補助装置５を構成する上記電動モータ２２から上記ウォーム減速機を介して加えられる補助動力分だけ大きくできる。従って、上記操舵輪に舵角を付与する為に運転者が上記ステアリングホイール２を操作する為に要する力を、上記操舵力補助装置５の補助動力分だけ小さくできる。

上述の様な自動車の電動パワーステアリング装置１を構成する、ステアリングコラム４を、衝突により軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃を吸収しつつ全長が縮まる構造とする技術が、例えば、特許文献１、２に記載されている様に従来から知られている。図１２は、このうちの特許文献１に記載された構造を示している。この図１２に示す構造の場合、アウターコラム１１ａの一端部（図１２の左端部）の軸方向に離隔した位置に、径方向内方に突出する突部２３、２３を形成している。そして、上記アウターコラム１１ａの一端部内にインナーコラム１０ａの片端部（図１２の右端部）を挿入した状態で、このインナーコラム１０ａの外周面と上記各突部２３、２３とが締め代を有する状態で嵌合する。又、上記アウターコラム１１ａの一端部と上記インナーコラム１０ａの片端部との間で、軸方向に関し上記各突部２３、２３から外れた位置に環状部材２４、２４を配置している。

上述の様な図１２に示した従来構造の場合、衝撃荷重吸収時に、上記両コラム１０ａ、１１ａが相対変位して全長を縮める場合、上記環状部材２４、２４の周面とこれら両コラム１０ａ、１１ａの周面とが、上記各突部２３、２３と上記インナーコラム１０ａの外周面とが、それぞれ摺接する事により衝撃エネルギを吸収する。又、図１２に示した構造の場合、操舵時に、上記両コラム１０ａ、１１ａの嵌合部に作用する曲げモーメントによる負担を軽減できるとしている。即ち、上記図１２に示した構造の場合には、上記嵌合部に上記各突部２３、２３を、軸方向に離隔した状態で設けている為、この様な曲げモーメントがこれら各突部２３、２３に分散され、上記嵌合部に作用する負担を軽減できる。そして、上記環状部材２４、２４の耐久性を向上させられる。又、図示は省略するが、特許文献２にも同様の構造が記載されている。

上述の特許文献１に記載された構造の場合、操舵時に作用する曲げモーメントのメカニズムに就いて詳しく記載されていないが、電動パワーステアリング装置の場合、電動モータの補助トルクに対する反力により、曲げモーメントが発生する。この点に就いて、前述の図１１により説明する。電動モータ２２の駆動によりステアリングシャフト３に補助トルクを付与すると、ウォーム減速機を構成するウォームとウォームホイールとの噛合により、上記電動モータ２２のハウジング（ギヤハウジング１２）に回転方向の反力が作用する。又、この様な反力により、上記電動モータ２２を車体１５に支持する為の前側の取付部２５が、この取付部２５の付根を中心として図１１の表裏方向に捩れる様に微小変形する（撓む）。そして、この様な微小変形により、上記ハウジングを固定した上記インナーコラム１０に対し曲げモーメントが作用する。この結果、このインナーコラム１０には、回転方向の微小変位と曲げモーメント方向の変位とが生じる傾向となる。一方、アウターコラム１１は、支持ブラケット１４に固定されており、上記反力による変位は殆ど生じない。従って、上記インナーコラム１０と上記アウターコラム１１との嵌合部には、上記回転方向及び曲げモーメント方向の変位が、ステアリングホイールの操作方向に応じて、交互に生じる傾向となる。

上述の特許文献１、２に記載された構造の場合、図１２に示した様に、突部２３、２３をインナーコラム１０ａの外周面に締め代を有する状態で嵌合する事により、上述の様な曲げモーメントによる両コラム１０ａ、１１ａの嵌合部の負担を軽減している。但し、この様に、突部２３、２３を締め代を有する状態でインナーコラム１０ａに嵌合すると、上述の様な回転方向及び曲げモーメント方向の変位が上記嵌合部に生じる傾向となった場合、この嵌合部で上記各突部２３、２３が突っ張り、この様な変位が生じる事を阻止する。この為、上記嵌合部に繰り返しこの様な変位が生じる傾向となった場合に、上記各突部２３、２３が摩耗したり、或いはへたる可能性がある。即ち、上記嵌合部の耐久性が低下する可能性がある。

特開２００４−１７５２９８号公報 実開平１−１７２９６５号公報

本発明の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置は、上述の様な事情に鑑み、電動モータの駆動に伴う反力により、インナー、アウター両コラムの嵌合部に生じる変位に拘らず、この嵌合部の耐久性を確保できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置は、アウターコラムと、インナーコラムと、電動モータとを備える。
このうちのインナーコラムは、上記アウターコラムの一端部内側にその片端部を挿入している。
又、上記電動モータは、これら両コラムのうちの何れか一方のコラムにそのハウジングを固定しており、通電に伴ってこれら両コラム内を回転自在に挿通したステアリングシャフトに、回転方向の力を付与する。
そして、上記両コラム同士の間に大きな軸方向荷重が加わった場合に、これら両コラムの軸方向に関する相対変位により軸方向寸法を収縮可能としている。

特に、請求項１に記載した衝撃吸収式電動パワーステアリング装置に於いては、上記アウターコラムの一端部に大径部を、この大径部よりも軸方向中間側にこの大径部よりも内径が小さい小径部を、それぞれ設けている。
又、上記インナーコラムの片端部の円周方向複数個所に、径方向外方に突出する突部を設けている。
又、上記アウターコラムの一端部と上記インナーコラムの片端部との間でこれら各突部から外れた位置に、締め代を有する状態で、内外両周面の摩擦係数が上記両コラムの内外両周面の摩擦係数よりも小さい低摩擦部材を配置している。
尚、上記締め代は、嵌合部での上記両コラムの相対変位を許容するが、この嵌合部でがたつきが生じない程度とする。
又、上記低摩擦部材としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド樹脂等の合成樹脂、或は、鋼板等の金属板の表面にフッ素樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂をコーティングした部材等が挙げられる。
又、上記各突部は、上記アウターコラムの大径部に対しては隙間を有し（各突部の自由状態での外接円の直径を大径部の内径よりも小さくし）、同じく小径部に対しては締め代を有する（各突部の自由状態での外接円の直径が小径部の内径よりも大きくなる）様に、その突出量を規制している。
そして、上記両コラム同士に大きな軸方向荷重が加わっていない通常状態では、上記各突部を上記大径部内に配置する。
一方、上記両コラム同士の間に大きな軸方向荷重が加わってこれら両コラムの相対変位が生じる収縮状態では、上記各突部が上記小径部内に、この小径部を塑性変形させつつ進入する。

又、請求項４に記載した衝撃吸収式電動パワーステアリング装置に於いては、上記インナーコラムの片端部に内径が小さい小径部を、この小径部の軸方向中間側にこの小径部よりも内径が大きい大径部を、それぞれ設けている。
又、上記アウターコラムの一端部の円周方向複数個所に、径方向内方に突出する突部を設けている。
又、上記アウターコラムの一端部と上記インナーコラムの片端部との間でこれら各突部から外れた位置に、締め代を有する状態で、内外両周面の摩擦係数が上記両コラムの内外両周面の摩擦係数よりも小さい低摩擦部材を配置している。
尚、上記締め代は、嵌合部での上記両コラムの相対変位を許容するが、この嵌合部でがたつきが生じない程度とする。
又、上記低摩擦部材としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド樹脂等の合成樹脂、或は、鋼板等の金属板の表面にフッ素樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂をコーティングした部材等が挙げられる。
又、上記各突部は、上記インナーコラムの小径部に対しては隙間を有し（各突部の自由状態での内接円の直径を小径部の外径よりも大きくし）、同じく大径部に対しては締め代を有する（各突部の自由状態での内接円の直径が大径部の外径よりも小さくなる）様に、その突出量を規制している。
そして、上記両コラム同士に大きな軸方向荷重が加わっていない通常状態では、上記各突部は上記小径部の外径側に配置される。
一方、上記両コラム同士の間に大きな軸方向荷重が加わってこれら両コラムの相対変位が生じる収縮状態では、上記各突部が上記大径部の外径側に、この大径部を塑性変形させつつ進入する。

上述の様な各発明を実施する場合に好ましくは、請求項２、５に記載した発明の様に、低摩擦部材を、円周方向複数個所に先端部が開口した切り欠きを有する円筒状に形成する。
そして、これら各切り欠きから円周方向に外れた部分円筒部の先端部に、それぞれ先端に向かう程内径側（請求項２）、或は、外径側（請求項５）に傾斜すると共に、これら各部分円筒部よりも肉厚が小さいガイド部を設ける。
又、通常状態で、上記各切り欠き内に各突部を配置する。これと共に、上記各ガイド部を、アウターコラムの大径部と小径部との連続部と、インナーコラムの片端縁との間（請求項２）、或は、インナーコラムの小径部と大径部との連続部と、アウターコラムの一端縁との間（請求項５）に配置する。

或は、請求項３、６に記載した発明の様に、インナーコラムの片端部（請求項３）、或は、アウターコラムの一端部（請求項６）のうちの先端部分を、各突部を形成していない円筒部とする。
そして、通常状態で、この円筒部を、アウターコラムの小径部内に（請求項３）、或は、インナーコラムの大径部の外径側に（請求項６）、隙間を有する状態で配置する。
更に、これら円筒部と小径部（請求項３）或は大径部（請求項６）との間に、第二の低摩擦部材を締め代を有する状態で配置する。
尚、この第二の低摩擦部材は、上述の低摩擦部材と同様の材料により形成する事が好ましい。

上述の様に構成される本発明の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置の場合、電動モータの駆動に伴う反力により、インナー、アウター両コラムの嵌合部に生じる変位に拘らず、この嵌合部の耐久性を確保できる。
即ち、本発明の場合、上記両コラムを低摩擦部材を介して嵌合すると共に、各突部を隙間嵌めとしている為、通常状態で、操舵時の電動モータの駆動による反力に伴い、回転方向及び曲げモーメント方向の変位が上記両コラムの嵌合部に生じる傾向となった場合、この嵌合部で滑りが生じる（上記変位に対し突っ張らない）。この結果、この嵌合部で上記反力に伴う変位を吸収し、この変位によりこの嵌合部の耐久性が低下する事を防止できる。

又、本発明の場合、インナーコラムの片端部（請求項１）、或は、アウターコラムの一端部（請求項４）に設けた各突部は、通常状態では相手面に対し隙間を有する為、この状態で、上記反力に伴う変位が生じても、上記各突部が摩耗したりへたる事はない。この結果、上記嵌合部の変位吸収効果と合わせて、この嵌合部の耐久性を確保できる。尚、本発明の場合、上記嵌合部に低摩擦部材を締め代を有する状態で配置する事により、通常状態で、この嵌合部にがたつきが生じる事を防止している。

更に、本発明の場合、上記両コラム同士の間に大きな軸方向荷重が加わってこれら両コラムの相対変位が生じる収縮状態では、上記各突部が、アウターコラムの小径部内（請求項１）、或は、インナーコラムの大径部の外径側（請求項４）に、これら小径部或は大径部を塑性変形させつつ進入し、衝撃を吸収する。本発明の場合、上記各突部は上記嵌合部に生じる変位により摩耗したりへたる事がない為、この様な衝撃荷重の吸収能力が低下する事はない。

又、請求項２、５に記載した発明の場合、低摩擦部材の先端部に形成したガイド部が、通常状態で、両コラムの中心軸を一致（センタリング）させる（こじれをなくす）様に作用する為、これら両コラムの相対変位を円滑に行える。又、上記ガイド部の肉厚が小さい為、このガイド部が上記両コラムの相対変位を邪魔する事はない。

又、請求項３、６に記載した発明の場合、第二の低摩擦部材の存在により、通常状態で、両コラムの中心軸を一致（センタリング）させる（こじれをなくす）事ができる為、これら両コラムの相対変位を円滑に行える。又、上記低摩擦部材と第二の低摩擦部材とが軸方向に離隔した位置に存在する為、上記両コラムの嵌合部に作用する曲げモーメントに対する耐久性を向上させられる。

［実施の形態の第１例］
図１〜６は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、電動モータの駆動に伴う反力によりインナー、アウター両コラム１０ｂ、１１ｂの嵌合部２６に生じる回転方向及び曲げモーメント方向の変位に拘らず、この嵌合部２６の耐久性を確保すべく、この嵌合部２６の構造を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１１に示した従来構造と同様である為、重複する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合、上記アウターコラム１１ｂの一端部（図２、３、６の左端部）を拡径し、大径部２７としている。又、この大径部２７よりも軸方向（図１、５の表裏方向、図２〜４、６の左右方向）中間側を小径部２８としている。この小径部２８は、上記アウターコラム１１ｂの上記大径部２７を除く軸方向全体としても良いし、この大径部２７に隣接する所定の部分のみ小径部２８としても良い。何れにしても、この大径部２７の軸方向中間側に、この大径部２７よりも内径が小さい小径部２８が存在すれば良い。

又、上記インナーコラム１０ｂの片端部（図２、３、６の右端部）の円周方向複数個所（図示の例では４個所）に、径方向外方に突出する突部２３ａ、２３ａを設けている。即ち、上記インナーコラム１０ｂの片端部の円周方向複数個所を径方向外方に向けて塑性変形させる事により、上記各突部２３ａ、２３ａを形成している。これら各突部２３ａ、２３ａは、軸方向に離隔した複数個所に設けても良いし、図示の様に、軸方向に亙って形成しても良い。又、上記各突部２３ａ、２３ａは、上記インナーコラム１０ｂの片端部を上記アウターコラム１１ｂの大径部２７内に配置した場合には、この大径部２７との間に隙間を有し、同じく小径部２８内に配置した場合には、この小径部２８との間に締め代を有する様に、その突出量を規制している。

又、上記アウターコラム１１ｂの一端部と上記インナーコラム１０ｂの片端部との間に、内外両周面の摩擦係数が、インナー、アウター両コラム１０ｂ、１１ｂの内外両周面の摩擦係数よりも小さい低摩擦部材２９を配置している。この低摩擦部材２９は、耐久性、耐熱性に優れ、表面の摩擦係数が低い合成樹脂等により、全体を略円筒状に形成しており、円周方向複数個所（図示の例では４個所）に先端部が開口した切り欠き３０、３０を有する。これら各切り欠き３０、３０の円周方向の幅は、上記各突部２３ａ、２３ａの円周方向の幅よりも十分に大きい。又、上記低摩擦部材２９のうち、上記各切り欠き３０、３０から円周方向に外れた部分は、部分円筒部３１、３１としている。言い換えれば、円周方向に隣り合うこれら各部分円筒部３１、３１同士の間に、上記各切り欠き３０、３０が存在する。

又、上記低摩擦部材２９の基端部には、円環部３２を形成している。この円環部３２の径方向内方部分は、上記各部分円筒部３１、３１の基端部に連続させている。言い換えれば、これら各部分円筒部３１、３１の基端部を径方向外方に突出させ、突出した部分で各先端部同士を円周方向に連続させる事により、上記円環部３２としている。従って、図５に示す様に、この円環部３２の内径側のうち、上記各切り欠き３０、３０に整合する部分は、円周方向に連続してない（隙間が開いている）。又、上記各部分円筒部３１、３１の先端部に、それぞれ先端に向かう程内径側に傾斜すると共に、これら各部分円筒部３１、３１よりも肉厚が小さいガイド部３３、３３を設けている。これら各ガイド部３３、３３は、これら各部分円筒部３１、３１の先端面のうちで径方向外端部から、軸方向に向け斜め内方に突出する様に形成されている。この為、上記各ガイド部３３、３３の外周面と上記各部分円筒部３１、３１の外周面とが、滑らかに（段差なく）連続している。

上述の様に構成される低摩擦部材２９は、前記アウターコラム１１ｂの大径部２７と前記インナーコラム１０ｂの片端部との間に、締め代を有する状態で配置される。この為に、上記低摩擦部材２９の各部分円筒部３１、３１を、上記大径部２７の内周面に締め代を有する状態で内嵌固定する。図示の例の場合、上記アウターコラム１１ｂの一端縁の円周方向複数個所に設けた切り欠き３４、３４と、上記低摩擦部材２９の円環部３２の片側面（図２、３、６の右側面）の円周方向複数個所に形成した突部３５、３５とを係合させる事により、上記低摩擦部材２９の上記アウターコラム１１ｂに対する回り止めを図っている。この状態で、この低摩擦部材２９の先端部に設けたガイド部３３、３３は、上記アウターコラム１１ｂの大径部２７と小径部２８との連続部３６の内径側に位置する。この連続部３６は、上記各ガイド部３３、３３と同方向に傾斜した部分円すい状である。

この状態で、上記アウターコラム１１ｂの大径部２７の内径側に、上記インナーコラム１０ｂの片端部を挿入する。この際、上記低摩擦部材２９の各切り欠き３０、３０とこのインナーコラム１０ｂの片端部に形成した各突部２３ａ、２３ａとの円周方向に関する位相を合わせた（軸方向に互いに整合させた）状態で、各部分円筒部３１、３１を締り嵌めする。即ち、これら各部分円筒部３１、３１を、上記インナーコラム１０ｂの外周面のうち、上記各突部２３ａ、２３ａから円周方向に外れた位置に、締め代を有する状態で外嵌する。この際、上記インナーコラム１０ｂの外周面に形成した各突部２３ａ、２３ａと、上記アウターコラム１１ｂの大径部２７の内周面とは、隙間嵌めとしている。又、この状態で、上記各ガイド部３３、３３の先端部が、上記インナーコラム１０ｂの片端部から少しだけ突出する。即ち、これら各ガイド部３３、３３は、上記アウターコラム１１ｂの連続部３６と上記インナーコラム１０ｂの片端縁との間に位置する。尚、上記各部分円筒部３１、３１の内外両周面と上記大径部２７の内周面及び上記インナーコラム１０ｂの片端部外周面とのそれぞれの締め代は、前記嵌合部２６での上記両コラム１０ｂ、１１ｂの相対変位を許容するが、この嵌合部２６でがたつきが生じない程度とする。

上述の様に構成される本例の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置は、アウターコラム１１ｂの大径部２７とインナーコラム１０ｂの片端部との間に、低摩擦部材２９を締り嵌めで配置した状態（通常状態）で、前述の図１１に示した構造と同様に、電動モータやステアリングシャフトを組み付け、車体に組み込む。図１１に示した構造の場合、車体の前後方向に関して前方にインナーコラムが存在する為、このインナーコラムに電動モータのハウジングを固定しているが、アウターコラムが前方に存在する場合には、この電動モータのハウジングをこのアウターコラムに固定しても良い。そして、何れかのコラムに固定した電動モータを車体に支持する。

上述の状態で、ステアリングシャフトの後端部に固定したステアリングホイールを操作した場合、この操作に伴う電動モータの駆動による反力が生じる。そして、この反力に伴い、回転方向及び曲げモーメント方向の変位が、インナー、アウター両コラム１０ｂ、１１ｂの嵌合部２６に生じる傾向となる。本例の場合には、上記アウターコラム１１ｂの大径部２７と上記インナーコラム１１ｂの片端部とを、上記低摩擦部材２９を介して嵌合すると共に、前記各突部２３ａ、２３を上記大径部２７に対し隙間嵌めとしている為、上記低摩擦部材２９が滑り軸受の如く作用し、上記嵌合部２６に滑りが生じる。この滑りは主として上記両コラム１０ｂ、１１ｂ同士が相対回転する方向に生じる。本例の場合、上記低摩擦部材２９が上記アウターコラム１１ｂに対し相対回転不能に嵌合されている為、これら低摩擦部材２９及びアウターコラム１１ｂが、上記インナーコラム１０ｂに対し相対回転する傾向となる。この結果、上記嵌合部２６で上記反力に伴う変位を吸収し、この変位によりこの嵌合部２６の耐久性が低下する事を防止できる。

尚、上記低摩擦部材２９の各切り欠き３０、３０の円周方向の幅は、上記インナーコラム１０ｂの片端部に形成した各突部２３ａ、２３ａの円周方向の幅よりも十分に大きい為、上記各切り欠き３０、３０とこれら各突部２３ａ、２３ａとの間には円周方向の隙間が存在する。従って、この隙間分、上記低摩擦部材２９の上記インナーコラム１１ｂに対する回転方向の変位を許容する。

又、本例の場合、上述の通常状態で、インナーコラム１０ｂの片端部に設けた各突部２３ａ、２３ａと、アウターコラム１１ｂの大径部２７の内周面との間に径方向の隙間が存在する為、上記反力に伴う変位が生じても、上記各突部２３ａ、２３ａの先端縁と上記大径部２７の内周面とが強く当接する事はない。この為、これら各突部２３ａ、２３ａが、上記変位によって摩耗したりへたる事はない。この結果、上述の嵌合部２６の変位吸収効果と合わせて、この嵌合部２６の耐久性を確保できる。尚、本例の場合、この嵌合部２６に前記低摩擦部材２９の部分円筒部３１、３１を締め代を有する状態で配置する事により、通常状態で、上記嵌合部２６にがたつきが生じる事を防止している。

一方、上記両コラム１０ｂ、１１ｂ同士の間に大きな軸方向荷重（衝撃）が加わった場合には、これら両コラム１０ｂ、１１ｂが相対変位し、上記インナーコラム１０ｂに形成した各突部２３ａ、２３ａが上記アウターコラム１１ｂの小径部２８内に、この小径部２８を塑性変形させつつ（扱きつつ）進入する。尚、この際、上記低摩擦部材２９は、上記アウターコラム１１ｂに固定されたままとなる（相対変位しない）。言い換えれば、上記低摩擦部材２９に対し上記インナーコラム１０ｂが軸方向に相対変位する。本例の場合、この様に両コラム１０ｂ、１１ｂが相対変位する事により、上記衝撃を吸収する。又、本例の場合、上述した様に、電動モータによる駆動の反力に伴い嵌合部２６に生じる変位により、各突部２３ａ、２３ａが摩耗したりへたる事がない為、この様な衝撃荷重の吸収能力が低下する事はない。

又、本例の場合、前記低摩擦部材２９の先端部に形成したガイド部３３、３３が、通常状態乃至軸方向変位が開始された状態で、上記両コラム１０ｂ、１１ｂの中心軸を一致（センタリング）させる様に作用する。この為、上述の様な操舵時の電動モータによる駆動の反力により、或は、衝突事故の際に運転者がステアリングホイールに衝突する等により、上記嵌合部２６に曲げモーメントが作用した場合、上記各ガイド部３３、３３の外周面と、アウターコラム１１ｂの大径部２７と小径部２８との連続部３６の内周面とが、或は、上記各ガイド部３３、３３の内周面とインナーコラム１０ｂの片端縁とが係合し、上記両コラム１０ｂ、１１ｂの中心軸を一致させる様に作用する。この様に曲げモーメントに拘らず、これら両コラム１０ｂ、１１ｂの中心軸同士がずれる（こじれる）事を防止できる為、これら両コラム１０ｂ、１１ｂの相対変位を円滑に行える。

又、本例の場合、上記各ガイド部３３、３３の肉厚が小さい為、これら各ガイド部３３、３３が上記両コラム１０ｂ、１１ｂの相対変位を邪魔する事はない。即ち、図４に詳示する様に、上記各ガイド部３３、３３の先端部の内接円の直径が、上記インナーコラム１０ｂの片端部の外径よりも小さいと、このインナーコラム１０ｂが上記アウターコラム１１ｂ及び低摩擦部材２９に対し軸方向に変位する際に、このインナーコラム１０ｂの片端部が上記各ガイド部３３、３３の先端部に当接し、これら各ガイド部３３、３３を外径側に押し上げる。この際、これら各ガイド部３３、３３の肉厚が大きいと、上記インナーコラム１０ｂの片端部が上記アウターコラム１１ｂの小径部２８内に進入する際に、上記各ガイド部３３、３３がこれら両部と強く当接する状態となる。即ち、上記インナーコラム１０ｂの片端部外周面と上記アウターコラム１１ｂの小径部２８乃至連続部３６の内周面との間に、上記各ガイド部３３、３３が締め代を有する状態で存在する事となる。この場合、上記両コラム１０ｂ、１１ｂの相対変位を円滑に行えなくなる可能性がある。

これに対して本例の様に、これら各ガイド部３３、３３の肉厚を小さくすれば、上述の様な締め代を発生させる事がなく、上記両コラム１０ｂ、１１ｂの相対変位を円滑に行える。本例の場合、上記インナーコラム１０ｂの各突部２３ａ、２３ａを除く外周面と上記小径部２８或は連続部３６との隙間の大きさ等を考慮して、上記両コラム１０ｂ、１１ｂの相対変位時に、上記各ガイド部３３、３３により締め代が発生しない様に、これら各ガイド部３３、３３の肉厚を規制している。

［実施の形態の第２例］
図７〜８は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、インナーコラム１０ｃの片端部（図７、８の右端部）のうちの先端部分を、各突部２３ａ、２３ａを形成していない円筒部３７としている。この円筒部３７の外径は、上記インナーコラム１０ｃの片端部のこの円筒部３７よりも軸方向（図７、８の左右方向）中間側部分のうち、上記各突部２３ａ、２３ａから外れる部分の外径よりも小さくしている。そして、通常状態で、この円筒部３７を、アウターコラム１１ｂの小径部２８内に隙間を有する状態で配置している。更に、これら円筒部３７と小径部２８との間に、第二の低摩擦部材３８を、締め代を有する状態で配置している。この第二の低摩擦部材３８は、上記アウターコラム１１ｂの大径部２７と、上記インナーコラム１０ｃの片端部で上記円筒部３７よりも軸方向中間側に存在する部分との間に配置される低摩擦部材２９ａと同様に、耐久性、耐熱性に優れ、表面の摩擦係数が低い合成樹脂等により、全体を略円筒状に形成している。又、上記第二の低摩擦部材３８の基端部には、径方向内方に向けて突出する鍔部３９を設けている。

この様な第二の低摩擦部材３８は、上記円筒部３７に締り嵌めで外嵌している。そして、上記鍔部３９をこの円筒部３７の先端面に当接させている。従って、上記インナーコラム１０ｃが上記アウターコラム１１ｂに対し軸方向に変位する際には、上記第二の低摩擦部材３８が上記インナーコラム１０ｃと共に軸方向に変位する。又、本例の場合、上記低摩擦部材２９ａは、上述の第１例と異なり、先端部にガイド部３３、３３を設けていない。

上述の様に構成する本例の場合、第二の低摩擦部材３８の存在により、通常状態で、インナー、アウター両コラム１０ｃ、１１ｂの中心軸を一致（センタリング）させる事ができる。即ち、操舵時や衝突時等に上記両コラム１０ｃ、１１ｂの嵌合部２６に曲げモーメントが作用しても、この嵌合部２６の軸方向両端部に上記低摩擦部材２９ａ及び第二の低摩擦部材３８が存在する為、上記両コラム１０ｃ、１１ｂの中心軸がずれる（こじれる）事を防止できる。この為、これら両コラム１０ｃ、１１ｂの相対変位を円滑に行える。又、この様に、低摩擦部材２９ａと第二の低摩擦部材３８とが軸方向に離隔した位置に存在する為、上記両コラム１０ｃ、１１ｂの嵌合部２６に作用する曲げモーメントに対する剛性を向上させ、この嵌合部２６の耐久性を向上させれられる。その他の構造及び作用は、上述の第１例と同様である。

［実施の形態の第３例］
図９は、請求項４、５に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合、インナーコラム１０ｄの片端部（図９の右端部）に内径が小さい小径部２８ａを、この小径部２８ａの軸方向（図９の左右方向）中間側にこの小径部よりも内径が大きい大径部２７ａを、それぞれ設けている。この大径部２７ａは、上記インナーコラム１０ｄの上記小径部２８ａを除く軸方向全体としても良いし、この小径部２８ａに隣接する所定の部分のみ大径部２７ａとしても良い。何れにしても、この小径部２８ａの軸方向中間側に、この小径部２８ａよりも外径が大きい大径部２７ａが存在すれば良い。

又、アウターコラム１１ｃの一端部（図９の左端部）の円周方向複数個所に、径方向内方に突出する突部２３ｂ｛図９（Ｂ）｝を設けている。これら各突部２３ｂは、上記インナーコラム１０ｄの小径部２８ａを上記アウターコラム１１ｃの一端部内に配置した場合に、この小径部２８ａとの間に隙間を有し、同じく大径部２７ａをこのアウターコラム１１ｃの一端部内に配置した場合に、この大径部２７ａとの間に締め代を有する様に、その突出量を規制している。

又、上記アウターコラム１１ｃの一端部と上記インナーコラム１０ｄの片端部との間に、内外両周面の摩擦係数が、インナー、アウター両コラム１０ｄ、１１ｃの内外両周面の摩擦係数よりも小さい低摩擦部材２９ｂを配置している。この低摩擦部材２９ｂは、耐久性、耐熱性に優れ、表面の摩擦係数が低い合成樹脂等により、全体を略円筒状に形成しており、円周方向複数個所に先端部が開口した切り欠きを有する。これら各切り欠きの円周方向の幅は、上記各突部２３ｂの円周方向の幅よりも十分に大きい。又、上記低摩擦部材２９ｂのうち、上記各切り欠きから円周方向に外れた部分は、部分円筒部３１ａとしている｛図９（Ａ）｝。

又、上記低摩擦部材２９ｂの基端部には、円環部３２ａを形成している。この円環部３２ａの径方向外方部分は、上記各部分円筒部３１ａの基端部に連続させている。言い換えれば、これら各部分円筒部３１ａの基端部を径方向内方に突出させ、突出した部分で各先端部同士を円周方向に連続させる事により、上記円環部３２ａとしている。又、上記各部分円筒部３１ａの先端部に、それぞれ先端に向かう程外径側に傾斜すると共に、これら各部分円筒部３１ａよりも肉厚が小さいガイド部３３ａを設けている。これら各ガイド部３３ａは、これら各部分円筒部３１ａの先端面のうちで径方向内端部から、軸方向に向け斜め外方に突出する様に形成されている。この為、上記各ガイド部３３ａの内周面と上記各部分円筒部３１ａの内周面とが、滑らかに（段差なく）連続している。

上述の様に構成される低摩擦部材２９ｂは、前記アウターコラム１１ｃの一端部と前記インナーコラム１０ｄの小径部２８ａとの間に、締め代を有する状態で配置される。この為に、上記低摩擦部材２９ｂの各部分円筒部３１ａを、上記小径部２８ａの外周面に締め代を有する状態で外嵌固定する。図示の例の場合、上記インナーコラム１０ｄの片端縁の円周方向複数個所に設けた切り欠き３４ａと、上記低摩擦部材２９ｂの円環部３２ａの他側面（図９の左側面）の円周方向複数個所に形成した突部３５ａとを係合させる事により、上記低摩擦部材２９ｂの上記インナーコラム１０ｄに対する回り止めを図っている。又、この低摩擦部材２９ｂの先端部に設けたガイド部３３ａは、上記インナーコラム１０ｄの小径部２８ａと大径部２８ａとの連続部３６ａの径方向外方に位置する。この連続部３６ａは、上記各ガイド部３３ａと同方向に傾斜した部分円すい状を有する。

この状態で、上記インナーコラム１０ｄの小径部２８ａの外径側に、上記アウターコラム１１ｃの一端部を挿入する。この際、上記低摩擦部材２９ｂの各切り欠きとこのアウターコラム１１ｃの一端部に形成した各突部２３ｂとの円周方向に関する位相を合わせた状態で、各部分円筒部３１ａを締り嵌めする。即ち、これら各部分円筒部３１ａを、上記アウターコラム１１ｃの内周面のうち、上記各突部２３ｂから円周方向に外れた位置に、締め代を有する状態で内嵌する。この際、上記アウターコラム１１ｃの内周面に形成した各突部２３ｂと、上記インナーコラム１０ｃの小径部２８ａの外周面とは、隙間嵌めとする。又、この状態で、上記各ガイド部３３ａの先端部が、上記アウターコラム１１ｃの一端部から少しだけ突出する。即ち、これら各ガイド部３３ａは、上記インナーコラム１０ｄの連続部３６ａと上記アウターコラム１１ｃの一端縁との間に位置する。

上述の様に構成される本例の場合、前述の第１例と同様に、電動モータの駆動による反力に伴い、回転方向及び曲げモーメント方向の変位がインナー、アウター両コラム１０ｄ、１１ｃの嵌合部２６ａに生じた場合に、この嵌合部２６ａに滑りが生じる事により上記変位を吸収する。そして、この変位によりこの嵌合部２６ａの耐久性が低下する事を防止する。又、上記両コラム１０ｄ、１１ｃ同士の間に大きな軸方向荷重が加わってこれら両コラム１０ｄ、１１ｃの相対変位が生じる収縮状態では、上記アウターコラム１１ｃの一端部に設けた各突部２３ｂが、上記インナーコラム１０ｄの大径部２７ａの外径側に、この大径部２７ａを塑性変形させつつ進入する。この様な作用・効果を得られる理由は、前述の第１例と同様である。又、その他の構造及び作用も、径方向に関し逆となるだけで、この第１例と同様である。

［実施の形態の第４例］
図１０は、請求項４、６に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合、アウターコラム１１ｄの一端部（図１０の左端部）のうちの先端部分を、各突部２３ｂを形成していない円筒部３７ａとしている。この円筒部３７ａの内径は、上記アウターコラム１１ｄの一端部のこの円筒部３７ａよりも軸方向（図１０の左右方向）中間側部分のうち、上記各突部２３ｂから外れる部分の内径よりも大きくしている。そして、通常状態で、この円筒部３７ａを、インナーコラム１０ｄの大径部２７ａの外径側に隙間を有する状態で配置している。更に、これら円筒部３７ａと大径部２７ａとの間に、第二の低摩擦部材３８ａを締め代を有する状態で配置している。この第二の低摩擦部材３８ａは、上記インナーコラム１０ｄの小径部２８ａと、上記アウターコラム１１ｄの一端部で上記円筒部３７ａよりも軸方向中間側に存在する部分との間に配置される低摩擦部材２９ｃと同様に、耐久性、耐熱性に優れ、表面の摩擦係数が低い合成樹脂等により、全体を略円筒状に形成している。又、上記第二の低摩擦部材３８ａの基端部には、径方向外方に向けて突出する鍔部３９ａ設けている。

この様な第二の低摩擦部材３８ａは、上記円筒部３７ａに締り嵌めで内嵌している。そして、上記鍔部３９ａをこの円筒部３７ａの先端面に当接させている。従って、上記インナーコラム１０ｄと上記アウターコラム１１ｄとが相対変位する際には、上記第二の低摩擦部材３８ａがこのアウターコラム１１ｄと共に軸方向に変位する。又、本例の場合、上記低摩擦部材２９ｃは、上述の第３例と異なり、先端部にガイド部３３ａを設けていない。

上述の様に構成する本例の場合、第二の低摩擦部材３８ａの存在により、通常状態で、インナー、アウター両コラム１０ｄ、１１ｄの中心軸を一致（センタリング）させる事ができる。即ち、操舵時や衝突時等に上記両コラム１０ｄ、１１ｄの嵌合部２６ａに曲げモーメントが作用しても、この嵌合部２６ａの軸方向両端部に上記低摩擦部材２９ｃ及び第二の低摩擦部材３８ａが存在する為、上記両コラム１０ｄ、１１ｄの中心軸がずれる（こじれる）事を防止できる。この為、これら両コラム１０ｄ、１１ｄの相対変位を円滑に行える。又、この様に、低摩擦部材２９ｃと第二の低摩擦部材３８ａとが軸方向に離隔した位置に存在する為、上記両コラム１０ｄ、１１ｄの嵌合部２６ａに作用する曲げモーメントに対する剛性を高め、この嵌合部２６ａの耐久性を向上させられる。その他の構造及び作用は、上述の第３例と同様である。

本発明の実施の形態の第１例をインナー、アウター両コラム及び低摩擦部材を取り出して示す、図１１のイ−イ断面に相当する図。 図１のロ−ロ部分断面図。 図１のハ−ハ部分断面図。 図２のニ部拡大図。 インナー、アウター両コラム及び低摩擦部材のみを取り出して、インナーコラム側の端面から見た図。 同じく部分側面図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。 同じく図３と同様の図。 本発明の実施の形態の第３例を示す、（Ａ）は、図２の上半部に相当する図、（Ｂ）は、図３の上半部に相当する図。 同じく第４例を示す、図９と同様の図。 本発明の対象となる電動パワーステアリング装置の１例を、一部を切断して示す側面図。 衝撃吸収機構を有するステアリングコラム装置の従来構造の１例を示す部分断面図。

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
２ ステアリングホイール
３ ステアリングシャフト
４ ステアリングコラム
５ 操舵力補助装置
６ タイロッド
７ ステアリングギヤユニット
８ インナーシャフト
９ アウターシャフト
１０、１０ａ〜１０ｄ インナーコラム
１１、１１ａ〜１１ｄ アウターコラム
１２ ギヤハウジング
１３ 出力軸
１４ 支持ブラケット
１５ 車体
１６ 自在継手
１７ 中間シャフト
１８ 別の自在継手
１９ 入力軸
２０ インナーシャフト
２１ アウターシャフト
２２ 電動モータ
２３、２３ａ、２３ｂ 突部
２４ 環状部材
２５ 取付部
２６、２６ａ 嵌合部
２７、２７ａ 大径部
２８、２８ａ 小径部
２９、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ 低摩擦部材
３０ 切り欠き
３１、３１ａ 部分円筒部
３２、３２ａ 円環部
３３、３３ａ ガイド部
３４、３４ａ 切り欠き
３５、３５ａ 突部
３６、３６ａ 連続部
３７、３７ａ 円筒部
３８、３８ａ 第二の低摩擦部材
３９、３９ａ 鍔部

Claims (6)

1. アウターコラムと、このアウターコラムの一端部内側にその片端部を挿入したインナーコラムと、これら両コラムのうちの何れか一方のコラムにそのハウジングを固定し、通電に伴ってこれら両コラム内を回転自在に挿通したステアリングシャフトに回転方向の力を付与する電動モータとを備え、上記両コラム同士の間に大きな軸方向荷重が加わった場合に、これら両コラムの軸方向に関する相対変位により軸方向寸法を収縮可能とした衝撃吸収式電動パワーステアリング装置に於いて、
   上記アウターコラムの一端部に大径部を、この大径部よりも軸方向中間側にこの大径部よりも内径が小さい小径部を、それぞれ設けると共に、上記インナーコラムの片端部の円周方向複数個所に径方向外方に突出する突部を設けており、上記アウターコラムの一端部と上記インナーコラムの片端部との間でこれら各突部から外れた位置に、締め代を有する状態で、内外両周面の摩擦係数が上記両コラムの内外両周面の摩擦係数よりも小さい低摩擦部材を配置しており、上記各突部は、上記アウターコラムの大径部に対しては隙間を有し、同じく小径部に対しては締め代を有する様に、その突出量を規制しており、上記両コラム同士に大きな軸方向荷重が加わっていない通常状態では、上記各突部は上記大径部内に配置され、上記両コラム同士の間に大きな軸方向荷重が加わってこれら両コラムの相対変位が生じる収縮状態では、上記各突部が上記小径部内にこの小径部を塑性変形させつつ進入する事を特徴とする衝撃吸収式電動パワーステアリング装置。
2. 低摩擦部材が、円周方向複数個所に先端部が開口した切り欠きを有する円筒状に形成されており、これら各切り欠きから円周方向に外れた部分円筒部の先端部に、それぞれ先端に向かう程内径側に傾斜すると共に、これら各部分円筒部よりも肉厚が小さいガイド部を設けており、通常状態で、上記各切り欠き内に各突部が配置されると共に、上記各ガイド部が、アウターコラムの大径部と小径部との連続部と、インナーコラムの片端縁との間に位置する、請求項１に記載した衝撃吸収式電動パワーステアリング装置。
3. インナーコラムの片端部のうちの先端部分を各突部を形成していない円筒部とし、通常状態で、この円筒部をアウターコラムの小径部内に隙間を有する状態で配置し、これら円筒部と小径部との間に、第二の低摩擦部材を締め代を有する状態で配置した、請求項１に記載した衝撃吸収式電動パワーステアリング装置。
4. アウターコラムと、このアウターコラムの一端部内側にその片端部を挿入したインナーコラムと、これら両コラムのうちの何れか一方のコラムにそのハウジングを固定し、通電に伴ってこれら両コラム内を回転自在に挿通したステアリングシャフトに回転方向の力を付与する電動モータとを備え、上記両コラム同士の間に大きな軸方向荷重が加わった場合に、これら両コラムの軸方向に関する相対変位により軸方向寸法を収縮可能とした衝撃吸収式電動パワーステアリング装置に於いて、
   上記インナーコラムの片端部に小径部を、この小径部よりも軸方向中間側にこの小径部よりも内径が大きい大径部を、それぞれ設けると共に、上記アウターコラムの一端部の円周方向複数個所に径方向内方に突出する突部を設けており、上記アウターコラムの一端部と上記インナーコラムの片端部との間でこれら各突部から外れた位置に、締め代を有する状態で、内外両周面の摩擦係数が上記両コラムの内外両周面の摩擦係数よりも小さい低摩擦部材を配置しており、上記各突部は、上記インナーコラムの小径部に対しては隙間を有し、同じく大径部に対しては締め代を有する様に、その突出量を規制しており、上記両コラム同士に大きな軸方向荷重が加わっていない通常状態では、上記各突部は上記小径部の外径側に配置され、上記両コラム同士の間に大きな軸方向荷重が加わってこれら両コラムの相対変位が生じる収縮状態では、上記各突部が上記大径部の外径側にこの大径部を塑性変形させつつ進入する事を特徴とする衝撃吸収式電動パワーステアリング装置。
5. 低摩擦部材が、円周方向複数個所に先端部が開口した切り欠きを有する円筒状に形成されており、これら各切り欠きから円周方向に外れた部分円筒部の先端部に、それぞれ先端に向かう程外径側に傾斜すると共に、これら各部分円筒部よりも肉厚が小さいガイド部を設けており、通常状態で、上記各切り欠き内に各突部が配置されると共に、上記各ガイド部が、インナーコラムの小径部と大径部との連続部と、アウターコラムの一端縁との間に位置する、請求項４に記載した衝撃吸収式電動パワーステアリング装置。
6. アウターコラムの一端部のうちの先端部分を各突部を形成していない円筒部とし、通常状態で、この円筒部をインナーコラムの大径部の外径側に隙間を有する状態で配置し、これら円筒部と大径部との間に、第二の低摩擦部材を締め代を有する状態で配置した、請求項４に記載した衝撃吸収式電動パワーステアリング装置。

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