JP5233150B2 - ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明はステアリング装置、特に、アウターコラムとインナーコラムが軸方向に相対的に摺動可能に嵌合することによって、ステアリングホイールのテレスコピック位置の調整を行ったり、二次衝突時にステアリングホイールが車体前方側にコラプス移動して、衝撃荷重を吸収するようにしたステアリング装置に関する。

アウターコラムとインナーコラムが軸方向に相対的に摺動可能に嵌合することによって、テレスコピック位置の調整、または、二次衝突時の衝撃荷重を吸収するようにしたステアリング装置がある。

このようなステアリング装置においては、アウターコラムに軸方向のスリットを形成し、締付けロッドを締付けて、アウターコラムのクランプ部をスリット部分で弾性変形させ、通常の運転操作時には、アウターコラムをインナーコラムに対して摺動不能にクランプする構造のものが一般的である（特許文献１）。

アウターコラムにスリットを形成した特許文献１のステアリング装置は、スリット部分でアウターコラムが容易に弾性変形して、インナーコラムのクランプが確実に行える利点がある。

しかし、テレスコピック位置によって、スリットの閉鎖側の端部と締付けロッドの軸心との間の距離が変化するため、アウターコラムを所定寸法だけ弾性変形させるのに必要な操作レバーの操作力が変化する。従って、テレスコピック位置によって、アウターコラムをインナーコラムにクランプする操作力が異なるため、アウターコラムをインナーコラムに安定したクランプ力でクランプすることが難しい。

特開２００３−２２１１号公報

本発明は、アウターコラムをインナーコラムに対してクランプした時のクランプ力が安定するようにした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、インナーコラム、上記インナーコラムの外周面に軸方向に相対的に摺動可能に外嵌された中空円筒形状のアウターコラム、上記アウターコラムに軸方向の所定長に渡って形成され、軸方向の一端が上記アウターコラムの端面に開放された開放端部と、軸方向の他端が閉鎖された閉鎖端部とを有するスリット、上記アウターコラムに上記スリットを介して互いに接近離反可能に形成され、上記アウターコラムの内周面を拡径及び縮径させて、上記インナーコラムの外周面をクランプ／アンクランプする一対のクランプ部材、上記アウターコラム外周面の左右両側面の軸心位置に、このアウターコラムと平行にそれぞれ形成された第１のリブ、上記アウターコラムの外周面であって、上記第１のリブよりも上面側の左右両側面に、このアウターコラムと平行にそれぞれ形成された第２のリブ、上記アウターコラムの上面側において上記第２のリブの間を接続する円弧状リブ、上記円弧状リブと同一軸方向位置において、上記クランプ部材と上記第１のリブとの間を接続して形成された第３のリブ、上記第３のリブよりも上記解放端部から離れた位置において、上記クランプ部材と上記第１のリブとの間を上記第１のリブとの間に隙間を介して接続するように形成された第４のリブ、上記第４のリブよりも上記解放端部から更に離れた位置において、上記クランプ部材と上記第１のリブとの間を上記第１のリブとの間に隙間を介して接続するように形成されるとともに、上記第３のリブ及び第４のリブよりも上記アウターコラム外周面からの高さが低く形成された第５のリブ、を備え、上記アウターコラムの軸直角方向の断面積が、上記スリットの閉鎖端部側から開放端部側に向かって断続的に大きくなるように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、インナーコラムの外周面に軸方向に相対的に摺動可能に外嵌された中空円筒形状のアウターコラムの外周面に、スリットの閉鎖端部側から開放端部側に向かって軸直角方向の断面積が大きくなるリブを備えている。

また、本発明のステアリング装置では、スリットに対向する側のアウターコラムの軸直角方向の断面積が、スリットの閉鎖端部側から開放端部側に向かって大きくなるように形成されている。

この構成によって、アウターコラムの剛性は、スリットの開放端部側がスリットの閉鎖端部側よりも大きく形成されているため、テレスコピック位置が変化しても、操作レバーを一定の操作力で操作すれば、クランプ部材が所定寸法だけ弾性変形して、ほぼ一定の、安定したクランプ力でインナーコラムをクランプすることが可能となるため、ステアリング装置全体としての振動特性が向上する。

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は本発明のステアリング装置の要部を示す側面図である。図３は図２のＰ矢視図である。図４は図２のＡ−Ａ断面図である。図５は本発明の実施例のアウターコラム単体を示す部品図であり、（１）は（２）のＱ矢視図、（２）はアウターコラム単体の側面図、（３）は（２）のＲ矢視図である。図６（１）は図５（２）のＢ−Ｂ断面図、図６（２）は図５（２）のＣ−Ｃ断面図、図６（３）は図５（２）のＤ−Ｄ断面図である。

図２から図６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、電動パワーステアリング装置６が取付けられ、電動パワーステアリング装置６のフランジ６１が、チルト中心軸６２を介して車体４１に枢動可能に支承されている。電動パワーステアリング装置６は、上部ステアリングシャフト１２Ａの操舵トルクを検出し、この操舵トルクに比例した補助操舵力を出力軸６３に付与している。出力軸６３は、図１の自在継手２１を介して、ステアリングギヤ２４に回転トルクを伝達する。

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、３４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、一対のクランプ部材１３Ａ、１３Ｂが一体的に形成されている。クランプ部材１３Ａ、１３Ｂの外側面１４Ａ、１４Ｂは、アッパーブラケット３の側板３３、３４の内側面３３１、３４１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が、鋼管にクランプ部材１３Ａ、１３Ｂを溶接したものであってもよい。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、３４には、チルト調整用長溝３５、３６が形成されている。クランプ部材１３Ａ、１３Ｂには、図４の紙面に直交する方向に延びると共に、図５（２）に示すように、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１５Ａ、１５Ｂが形成されている。

丸棒状の締付けロッド５が、上記チルト調整用長溝３５、３６及びテレスコ調整用長溝１５Ａ、１５Ｂを通して、図４の右側から挿入されている。締付けロッド５の右端には円筒状の頭部５１が形成されている。頭部５１の外径部には図示しない回り止め部が形成され、この回り止め部は、チルト調整用長溝３６の溝幅よりも若干幅の狭い矩形断面に形成されている。

回り止め部はチルト調整用長溝３６に嵌入して、締付けロッド５をアッパーブラケット３に対して回り止めするとともに、アウターコラム１１のチルト位置調整時に、チルト調整用長溝３６に沿って、締付けロッド５を摺動させる。頭部５１とアッパーブラケット３との間には、コイルバネ５９が張り渡され、締付けロッド５に、常時チルト上昇方向の付勢力を付与している。

締付けロッド５の左端外周には、固定カム５３、可動カム５４、操作レバー５５、スラスト軸受５６、ナット５７が、この順で外嵌され、ナット５７の内径部に形成された雌ねじが、締付けロッド５の左端に形成された雄ねじ５８にねじ込まれている。

固定カム５３の右端外周には、矩形断面の回り止め部（図示せず）が形成されている。この回り止め部がチルト調整用長溝３５に嵌入して、固定カム５３をアッパーブラケット３に対して回り止めするとともに、アウターコラム１１のチルト位置調整時に、チルト調整用長溝３５に沿って、固定カム５３を摺動させる。

固定カム５３と可動カム５４の対向する端面には、相補的な傾斜カム面が形成され、互いに噛み合っている。可動カム５４の左側面に連結された操作レバー５５を手で操作すると、可動カム５４が固定カム５３に対して回動する。

図２から図６に示すように、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７が形成されている。スリット７は、アウターコラム１１と一体のクランプ部材１３Ａ、１３Ｂの車体前方側端面１３２Ａ、１３２Ｂに開放され、車体前方側端面１３２Ａ、１３２Ｂの開放側から、開放端部（開放側の端部）７１、平行部７２、閉鎖端部（閉鎖側の端部）７３の順に形成されている。

この開放端部７１から一定の幅で平行部７２が車体後方側に延び、クランプ部材１３Ａ、１３Ｂの車体後方側端面１３１Ａ、１３１Ｂを過ぎ、アウターコラム１１の軸方向長さの略中間位置に、円弧状の閉鎖端部７３が形成されている。

上記したように、テレスコピック位置によって、スリット７の閉鎖端部７３と締付けロッド５の軸心との間の距離が変化するため、てこの原理で、アウターコラム１１のクランプ部材１３Ａ、１３Ｂを所定寸法だけ弾性変形させるのに必要な力が変化する。

従って、テレスコピック位置によって、所定のクランプ力を得るために必要な操作レバー５５の操作力が異なる。すなわち、締付けロッド５の軸心がスリット７の開放端部７１側に近づく程、操作レバー５５を一定の操作力で操作しても、より大きなクランプ力が生じてしまう。

本発明の実施例では、図５（２）及び図６に示すように、アウターコラム１１の外周面１１Ａの左右両側面に、アウターコラム１１の軸心に直交する方向（図５（２）の上下方向）に、３本のリブ８１、８２、８３が各々形成されている。リブ８１、８２、８３の下端は、クランプ部材１３Ａ、１３Ｂの上面１３３Ａ、１３３Ｂに接続され、アウターコラム１１の外周面１１Ａの左右両側面に沿って、アウターコラム１１の軸心に向かって形成されている。

また、アウターコラム１１の外周面１１Ａの左右両側面には、アウターコラム１１の軸心位置に、アウターコラム１１の軸心に平行に、リブ８４、８４が各々形成されている。
リブ８４、８４は、クランプ部材１３Ａ、１３Ｂの車体前方側端面１３２Ａ、１３２Ｂから車体後方側端面１３１Ａ、１３１Ｂ近傍位置まで形成されている。

また、アウターコラム１１の外周面１１Ａの左右両側面には、アウターコラム１１の軸心よりも上面側に、アウターコラム１１の軸心に平行に、リブ８５、８５が各々形成されている。リブ８５、８５は、クランプ部材１３Ａ、１３Ｂの車体前方側端面１３２Ａ、１３２Ｂから車体後方側端面１３１Ａ、１３１Ｂを過ぎ、アウターコラム１１の軸方向長さの略中間位置まで形成されている。

図５（２）及び図６（１）に示すように、スリット７の開放端部７１に最も近いリブ８１の上端は、軸心位置のリブ８４に接続して形成されている。また、リブ８１よりもスリット７の開放端部７１から離れた位置に配置されたリブ８２の上端は、軸心位置のリブ８４との間に若干の隙間を有して形成されている。

さらに、スリット７の開放端部７１から最も離れた位置に配置されたリブ８３の上端は、軸心位置のリブ８４との間に若干の隙間を有して形成されると共に、アウターコラム１１の外周面１１Ａからの高さ（外周面１１Ａからの突出量）が、他のリブ８１、８２よりも低く形成されている。

すなわち、３本のリブ８１、８２、８３は、スリット７の閉鎖端部７３側から開放端部７１側に向かって軸直角方向の断面積が大きくなるように形成されている。そのため、アウターコラム１１の剛性は、スリット７の開放端部７１側がスリット７の閉鎖端部７３側よりも大きく形成されている。

また、図５（１）、（２）及び図６（１）に示すように、アウターコラム１１の外周面１１Ａの上面側には、リブ８５、８５を接続する円弧状リブ８６が形成されている。円弧状リブ８６は、上記したスリット７の開放端部７１に最も近いリブ８１と、同一軸方向位置に形成されている。

従って、図６（１）、（２）、（３）に示すように、スリット７に対向する側のアウターコラム１１の軸直角方向の断面積は、スリット７の閉鎖端部７３側から開放端部７１側に向かって大きくなるように形成されている。そのため、アウターコラム１１の剛性は、スリット７の開放端部７１側がスリット７の閉鎖端部７３側よりも大きく形成されている。

操作レバー５５をクランプ方向に回動すると、固定カム５３の傾斜カム面の山に可動カム５４の傾斜カム面の山が乗り上げ、締付けロッド５を図４の左側に引っ張ると同時に、固定カム５３を図４の右側に押す。

右側の側板３４は、締付けロッド５の頭部５１の左端面によって左側に押され、側板３４を内側に変形させる。すると、側板３４の内側面３４１がクランプ部材１３Ｂの外側面１４Ｂに強く押しつけられる。

同時に、左側の側板３３は、固定カム５３の右端面によって右側に押され、側板３３を内側に変形させる。すると、側板３３の内側面３３１が、クランプ部材１３Ａの外側面１４Ａに強く押しつけられる。

その結果、クランプ部材１３Ａ、１３Ｂは、互いに接近する方向に内側に弾性変形し、スリット７は、閉鎖端部７３を支点として、開放端部７１、平行部７２の幅が狭まる。従って、上記アウターコラム１１の内周面１１Ｂが縮径して、インナーコラム１０の外周面１０Ａをクランプする。

本発明の実施例では、アウターコラム１１の剛性が、スリット７の開放端部７１側がスリット７の閉鎖端部７３側よりも大きく形成されている。従って、テレスコピック位置によって、スリット７の閉鎖端部７３と締付けロッド５の軸心との間の距離が変化しても、
操作レバー５５を一定の操作力で操作すれば、アウターコラム１１のクランプ部材１３Ａ、１３Ｂが所定寸法だけ弾性変形して、ほぼ一定の安定したクランプ力で、インナーコラム１０の外周面１０Ａをクランプすることが可能となる。

このようにして、アッパーブラケット３に対してアウターコラム１１が固定され、アウターコラム１１のチルト方向の変位及びテレスコピック方向の変位が阻止される。

操作レバー５５をアンクランプ方向に回動すると、固定カム５３の傾斜カム面の山が可動カム５４の傾斜カム面の谷に落ち込み、締付けロッド５と固定カム５３が側板３３、３４を締め付けていた力が解除される。従って、側板３３、３４、クランプ部材１３Ａ、１３Ｂが外側に弾性復帰する。

このようにして、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。

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。また、チルト中心軸６２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。

上記実施例では、軸方向に分断して形成された３本のリブ８１、８２、８３によって、スリット７の閉鎖端部７３側から開放端部７１側に向かって軸直角方向の断面積が断続的に大きくなるように形成されているが、３本のリブ８１、８２、８３を軸方向に連続的に形成して、軸直角方向の断面積が連続的に大きくなるように形成してもよい。

また、上記実施例では、円弧状リブ８６によって、スリット７に対向する側のアウターコラム１１の軸直角方向の断面積が、スリット７の閉鎖端部７３側から開放端部７１側に向かって断続的に大きくなるように形成されている。変形例として、円弧状リブ８６をアウターコラム１１の軸方向に長く伸ばし、円弧状リブ８６の軸直角方向の断面積が、スリット７の閉鎖端部７３側から開放端部７１側に向かって連続的に大きくなるように形成してもよい。

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。

また、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。 本発明のステアリング装置の要部を示す側面図である。 図２のＰ矢視図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施例のアウターコラム単体を示す部品図であり、（１）は（２）のＱ矢視図、（２）はアウターコラム単体の側面図、（３）は（２）のＲ矢視図である。 （１）は図５（２）のＢ−Ｂ断面図、（２）は図５（２）のＣ−Ｃ断面図、（３）は図５（２）のＤ−Ｄ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
１２ ステアリングシャフト
１２Ａ 上部ステアリングシャフト
１２１ ステアリングホイール
１３Ａ、１３Ｂ クランプ部材
１３１Ａ、１３１Ｂ 車体後方側端面
１３２Ａ、１３２Ｂ 車体前方側端面
１３３Ａ、１３３Ｂ 上面
１４Ａ、１４Ｂ 外側面
１５Ａ、１５Ｂ 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、３４ 側板
３３１、３４１ 内側面
３５、３６ チルト調整用長溝
４１ 車体
４２ カプセル
５ 締付けロッド
５１ 頭部
５３ 固定カム
５４ 可動カム
５５ 操作レバー
５６ スラスト軸受
５７ ナット
５８ 雄ねじ
５９ コイルバネ
６ 電動パワーステアリング装置
６１ フランジ
６２ チルト中心軸
６３ 出力軸
７ スリット
７１ 開放端部
７２ 平行部
７３ 閉鎖端部
８１、８２、８３、８４、８５ リブ
８６ 円弧状リブ

Claims (1)

1. インナーコラム、
   上記インナーコラムの外周面に軸方向に相対的に摺動可能に外嵌された中空円筒形状のアウターコラム、
   上記アウターコラムに軸方向の所定長に渡って形成され、軸方向の一端が上記アウターコラムの端面に開放された開放端部と、軸方向の他端が閉鎖された閉鎖端部とを有するスリット、
   上記アウターコラムに上記スリットを介して互いに接近離反可能に形成され、上記アウターコラムの内周面を拡径及び縮径させて、上記インナーコラムの外周面をクランプ／アンクランプする一対のクランプ部材、
   上記アウターコラム外周面の左右両側面の軸心位置に、このアウターコラムと平行にそれぞれ形成された第１のリブ、
   上記アウターコラムの外周面であって、上記第１のリブよりも上面側の左右両側面に、このアウターコラムと平行にそれぞれ形成された第２のリブ、
   上記アウターコラムの上面側において上記第２のリブの間を接続する円弧状リブ、
   上記円弧状リブと同一軸方向位置において、上記クランプ部材と上記第１のリブとの間を接続して形成された第３のリブ、
   上記第３のリブよりも上記解放端部から離れた位置において、上記クランプ部材と上記第１のリブとの間を上記第１のリブとの間に隙間を介して接続するように形成された第４のリブ、
   上記第４のリブよりも上記解放端部から更に離れた位置において、上記クランプ部材と上記第１のリブとの間を上記第１のリブとの間に隙間を介して接続するように形成されるとともに、上記第３のリブ及び第４のリブよりも上記アウターコラム外周面からの高さが低く形成された第５のリブ、
   を備え、
   上記アウターコラムの軸直角方向の断面積が、上記スリットの閉鎖端部側から開放端部側に向かって断続的に大きくなるように形成されていること
   を特徴とするステアリング装置。

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