JP5293641B2 - 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うようにしたテレスコピック式の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うようにしたテレスコピック式のステアリング装置がある。また、ステアリングホイールのテレスコピック位置とチルト位置の両方の調整を行うようにしたチルト・テレスコピック式のステアリング装置がある（特許文献１）。

このようなステアリング装置においては、テレスコピック位置の調整が完了した後で、スリットを有するアウターコラムを縮径して、インナーコラムの外周をアウターコラムの内周で締め付け、アウターコラムに対して軸方向に相対的に移動不能にインナーコラムをクランプしている。また、車体後方側にステアリングホイールを装着したアッパーステアリングシャフトに、ロアーステアリングシャフトがスプライン係合等によってテレスコピック移動可能に係合して、ステアリングホイールの回転をステアリングギヤに伝達して、車輪の操舵角を変える。

このようなステアリング装置で、車体に取り付ける前の状態のステアリング装置で、操作レバーを誤って操作し、アウターコラムに対するインナーコラムのテレスコピッククランプを解除してしまうことがある。すると、アウターコラムからインナーコラムが抜け出して、ステアリングシャフトのスプライン係合も外れてしまう不具合が生じてしまう。ステアリングシャフトのスプラインを再度係合させることも可能だが、スプラインの位相が変化してしまうので、ステアリング装置の特性が変化してしまい、ステアリング装置自体の品質が要求される品質を満たさなくなる。

特許第３８５５６３４号公報

本発明は、アウターコラムに対してインナーコラムのテレスコピッククランプを解除しても、アウターコラムからインナーコラムが抜け出さない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に軸方向に相対的にテレスコピック移動可能に嵌合されたアウターコラム、上記アウターコラムをインナーコラムにテレスコピック移動不能にクランプするクランプ装置、上記インナーコラムまたはアウターコラムのうちのいずれか一方に回動可能に軸支された雌ステアリングシャフト、上記インナーコラムまたはアウターコラムのうちのいずれか他方に回動可能に軸支され、上記雌ステアリングシャフトに軸方向に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に嵌合する雄ステアリングシャフト、上記雄ステアリングシャフトの雌ステアリングシャフトへの挿入側の端部に取り付けられ、雌ステアリングシャフトの歯先に接触して弾性変形して縮径し、雄ステアリングシャフトの雌ステアリングシャフトへの挿入を可能にするとともに、雄ステアリングシャフトの雌ステアリングシャフトへの挿入が完了すると、弾性復帰して雌ステアリングシャフトの歯先円直径よりも拡径し、雌ステアリングシャフトに対して雄ステアリングシャフトを抜け止めする抜け止め板を有す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、上記抜け止め板は、上記雄ステアリングシャフトの軸心を中心として放射状に突出して形成された複数の羽根を有し、上記羽根のピッチが、雌ステアリングシャフトの歯のピッチとは異なるピッチ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。

第３番目の発明は、第１番目から第２番目までのいずれかの発明のステアリング装置において、上記雄ステアリングシャフトの雌ステアリングシャフトへの挿入側の端部に突出して形成され、上記抜け止め板が取り付けられる小径軸部、上記小径軸部の端部に上記抜け止め板を固定する固定部材を備え、上記小径軸部の外径寸法が上記固定部材の外径寸法よりも小径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。

第４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、上記雄ステアリングシャフトの雌ステアリングシャフトへの挿入側の端部には、上記抜け止め板が取り付けられる小径軸部が突出して形成され、上記小径軸部の外周に上記抜け止め板が弾性変形して密着した時に、上記抜け止め板の外径が上記雌ステアリングシャフトの歯先円直径よりも小径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、インナーコラムまたはアウターコラムのうちのいずれか一方に回動可能に軸支された雌ステアリングシャフトと、インナーコラムまたはアウターコラムのうちのいずれか他方に回動可能に軸支され、雌ステアリングシャフトに軸方向に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に嵌合する雄ステアリングシャフトと、雄ステアリングシャフトの雌ステアリングシャフトへの挿入側の端部に取り付けられ、雌ステアリングシャフトの歯先に接触して弾性変形して縮径し、雄ステアリングシャフトの雌ステアリングシャフトへの挿入を可能にするとともに、雄ステアリングシャフトの雌ステアリングシャフトへの挿入が完了すると、弾性復帰して雌ステアリングシャフトの歯先円直径よりも拡径し、雌ステアリングシャフトに対して雄ステアリングシャフトを抜け止めする抜け止め板を有している。

従って、アウターコラムに対するインナーコラムのテレスコピッククランプを解除しても、アウターコラムからインナーコラムが抜け出さず、ステアリングシャフトのスプライン係合も外れない。

本発明の実施例のステアリング装置の全体側面図である。 図１の雌ステアリングシャフトと雄ステアリングシャフトの嵌合状態を示す縦断面図である。 （ａ）は図１の要部の拡大縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は雌ステアリングシャフトに雄ステアリングシャフトを組み付ける途中の状態を示す縦断面図、（ｂ）は雌ステアリングシャフトから雄ステアリングシャフトを抜き出そうとした時の状態を示す縦断面図である。

図１は、本発明の実施例のステアリング装置の全体側面図である。図１に示すように、本発明の実施例のステアリング装置は、車体後方側（図１の右側）にステアリングホイール１１を装着可能なステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２を挿通したステアリングコラム１３と、このステアリングシャフト１２に補助トルクを付与する為のアシスト装置（操舵補助部）２０と、このステアリングシャフト１２の車体前方側（図１の左側）に、図示しないラック／ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ３０とを備える。

ステアリングシャフト１２は、雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとを、回転トルクを伝達可能に、かつ軸方向に関して相対移動可能にスプライン嵌合している。従って、上記雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとは、衝突時に、このスプライン嵌合部が相対移動して、全長を縮めることができる。

また、上記ステアリングシャフト１２を挿通した筒状のステアリングコラム１３は、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとをテレスコピック移動可能に組み合わせている。そのため、ステアリングコラム１３は、衝突時に軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。

そして、上記インナーコラム１３Ｂの車体前方側端部を、ギヤハウジング２１の車体後方側端部に圧入嵌合して固定している。また、上記雄ステアリングシャフト１２Ｂの車体前方側端部を、このギヤハウジング２１の内側に通し、アシスト装置２０の図示しない入力軸の車体後方側端部に連結している。

ステアリングコラム１３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１８の一部に支承している。また、この支持ブラケット１４と車体１８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に車体前方側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、車体前方側に移動するようにしている。

また、上記ギヤハウジング２１の上端部も、上記車体１８の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール１１の車体前後方向位置、及び、高さ位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。

上記ギヤハウジング２１の車体前方側端面から突出した出力軸２３は、自在継手（上側自在継手）４１を介して、中間シャフト１５の後端部に連結している。また、この中間シャフト１５の前端部に、別の自在継手（下側自在継手）４２を介して、ステアリングギヤ３０のピニオン軸（以下軸と呼ぶ）４３を連結している。

図示しないピニオンが、軸４３の下端（車体前方側端部）に形成されている。また、図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイール１１の回転が、タイロッド３１を移動させて、図示しない車輪を操舵する。

アシスト装置２０のギヤハウジング２１には、電動モータ２６のケース２６１が固定され、この電動モータ２６の図示しない回転軸にウォームが結合されている。出力軸２３には図示しないウォームホイールが取り付けられ、このウォームホイールに電動モータ２６の回転軸のウォームが噛合っている。

また、出力軸２３の中間部の周囲には、図示しないトルクセンサが設けられている。上記ステアリングホイール１１からステアリングシャフト１２に加えられるトルクの方向と大きさを、トルクセンサで検出し、この検出値に応じて、電動モータ２６を駆動し、ウォームとウォームホイールから成る減速機構を介して、出力軸２３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。補助トルクを発生させるアシスト装置は、電動式に限定されるものではなく、油圧式のアシスト装置でもよい。

図２は図１の雌ステアリングシャフトと雄ステアリングシャフトの嵌合状態を示す縦断面図、図３（ａ）は図１の要部の拡大縦断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図２、図３に示すように、雄ステアリングシャフト１２Ｂの右側外周に形成された雄スプライン５０が、雌ステアリングシャフト１２Ａの左側内周に形成された雌スプライン６０に内嵌して、スプライン係合している。雄ステアリングシャフト１２Ｂの右端には、雄スプライン５０の外径（歯先円直径）よりも小径の小径軸部５１が形成されている。小径軸部５１は円柱状で、雄ステアリングシャフト１２Ｂの右端から突出して形成されている。

小径軸部５１の右端には、抜け止め板７０が、固定部材としての円盤状の座金８０及びボルト８１で固定されている。抜け止め板７０は、弾性変形可能な鉄板等の平板をプレス成形して形成されている。抜け止め板７０には、１２個の羽根７１が形成されている。羽根７１は、雄ステアリングシャフト１２Ｂの軸心を中心として等角度間隔（３０度間隔）で、雄ステアリングシャフト１２Ｂの軸心から放射状に突出して形成されている。

雌スプライン６０は歯数が６枚で、６０度間隔に形成されている。図２、図３に示す抜け止め板７０の自由状態では、抜け止め板７０の外径寸法（羽根７１の先端の振り回し径）φＢは、雌スプライン６０の歯先６１の歯先円直径φＡよりも大きく形成されている。また、抜け止め板７０の外径寸法φＢは、雌スプライン６０の歯底６２の歯底円直径φＦよりも小さく形成されている。図３（ａ）に示すように、抜け止め板７０は雄スプライン５０側（図３（ａ）の左側）に角度αだけ傾斜している。従って、雌ステアリングシャフト１２Ａに雄ステアリングシャフト１２Ｂを挿入する時の抵抗が小さく、雌ステアリングシャフト１２Ａから雄ステアリングシャフト１２Ｂが抜け出そうとする時の抵抗が大きくなるように形成されている。

雌ステアリングシャフト１２Ａには、雌スプライン６０よりも右側に、雌スプライン６０の歯底円直径φＦよりも大径の逃げ孔６３が形成されている。逃げ孔６３の軸方向の長さは、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとの間のテレスコピック移動距離よりも若干長く形成されているため、抜け止め板７０は、逃げ孔６３内でテレスコピック移動可能である。

小径軸部５１の外径寸法φＣに抜け止め板７０の板厚Ｔの二倍を加算した寸法は、雌スプライン６０の歯先円直径φＡよりも小さく形成されている。また、座金８０の外径寸法φＥ、ボルト８１の座面の外径寸法φＤは、雌スプライン６０の歯先円直径φＡよりも小さく形成されている。

小径軸部５１の外径寸法φＣは、座金８０の外径寸法φＥ及びボルト８１の座面の外径寸法φＤよりも小さく形成されている。座金８０は省略することができる。雌ステアリングシャフト１２Ａに雄ステアリングシャフト１２Ｂを挿入する時は、抜け止め板７０の曲げの支点は、小径軸部５１の外径部で、雌ステアリングシャフト１２Ａから雄ステアリングシャフト１２Ｂが抜け出そうとする時の抜け止め板７０の曲げの支点は、座金８０の外径部である。従って、雌ステアリングシャフト１２Ａに雄ステアリングシャフト１２Ｂを挿入する時の抵抗が小さく、雌ステアリングシャフト１２Ａから雄ステアリングシャフト１２Ｂが抜け出そうとする時の抵抗が大きくなるように形成されている。

図４（ａ）は雌ステアリングシャフトに雄ステアリングシャフトを組み付ける途中の状態を示す縦断面図、図４（ｂ）は雌ステアリングシャフトから雄ステアリングシャフトを抜き出そうとした時の状態を示す縦断面図である。図４（ａ）に示すように、雌ステアリングシャフト１２Ａに雄ステアリングシャフト１２Ｂを挿入すると、抜け止め板７０の羽根７１の先端が、雌スプライン６０の歯先６１に接触して弾性変形し、歯先６１に沿って縮径するため、雄ステアリングシャフト１２Ｂの雌ステアリングシャフト１２Ａへの挿入が可能となる。

図３（ａ）に示すように、雄ステアリングシャフト１２Ｂの雌ステアリングシャフト１２Ａへの挿入が完了し、抜け止め板７０が逃げ孔６３まで移動すると、抜け止め板７０の羽根７１が弾性復帰して拡径し、抜け止め板７０の外径寸法（羽根７１の先端の振り回し径）φＢが、雌スプライン６０の歯先円直径φＡよりも大きくなる。この状態では、雄ステアリングシャフト１２Ｂは雌ステアリングシャフト１２Ａにスプライン嵌合してテレスコピック移動可能で、抜け止め板７０は、逃げ孔６３内でテレスコピック移動可能である。

アウターコラム１３Ａに対してインナーコラム１３Ｂのテレスコピッククランプを解除した状態で、図４（ｂ）に示すように、雌ステアリングシャフト１２Ａから雄ステアリングシャフト１２Ｂが抜け出そうとすると、抜け止め板７０の羽根７１の先端が雌スプライン６０の歯先６１の右端面に引っ掛かる。上記したように、抜け止め板７０の羽根７１は３０度間隔で１２個形成され、雌スプライン６０の歯は６０度間隔で６枚形成されている。

従って、羽根７１のピッチと雌スプライン６０の歯のピッチが異なるため、羽根７１の先端は雌スプライン６０の歯先６１に必ず当接し、雌ステアリングシャフト１２Ａから雄ステアリングシャフト１２Ｂが抜け出す（すなわち、アウターコラム１３Ａからインナーコラム１３Ｂが抜け出す）のを確実に防止出来る。本発明の実施例では、通常の組み付け手順で雌ステアリングシャフトに雄ステアリングシャフトを組み付けるだけで、雌ステアリングシャフト１２Ａから雄ステアリングシャフト１２Ｂが抜け出すのを確実に防止出来るため、好ましい。

上記実施例では、抜け止め板７０の羽根７１は等間隔に複数形成されているが、不等間隔に複数形成してもよい。また、抜け止め板７０の羽根７１は複数に限定されるものでは無く、一個でもよい。羽根７１が一個の場合には、羽根７１の先端の振り回し径φＢを、雌スプライン６０の歯底円直径φＦよりも大径にすればよい。

上記実施例では、ステアリングシャフトがスプラインシャフトの例について説明したが、スプラインシャフトに限定されるものではなく、セレーションシャフト等の回転トルクを伝達可能な非円形のシャフトであればよい。また、上記実施例では、アウターコラムに雌ステアリングシャフトが軸支され、インナーコラムに雄ステアリングシャフトが軸支されたステアリング装置に適用した例について説明したが、インナーコラムに雌ステアリングシャフトが軸支され、アウターコラムに雄ステアリングシャフトが軸支されたステアリング装置に適用してもよい。

１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト
１２Ａ 雌ステアリングシャフト
１２Ｂ 雄ステアリングシャフト
１３ ステアリングコラム
１３Ａ アウターコラム
１３Ｂ インナーコラム
１４ 支持ブラケット
１５ 中間シャフト
１８ 車体
２０ アシスト装置
２１ ギヤハウジング
２３ 出力軸
２６ 電動モータ
２６１ ケース
３０ ステアリングギヤ
３１ タイロッド
４１ 自在継手（上側自在継手）
４２ 自在継手（下側自在継手）
４３ 軸（ピニオン軸）
５０ 雄スプライン
５１ 小径軸部
６０ 雌スプライン
６１ 歯先
６２ 歯底
６３ 逃げ孔
７０ 抜け止め板
７１ 羽根
８０ 座金
８１ ボルト

Claims (4)

1. インナーコラム、
   上記インナーコラムに軸方向に相対的にテレスコピック移動可能に嵌合されたアウターコラム、
   上記アウターコラムをインナーコラムにテレスコピック移動不能にクランプするクランプ装置、
   上記インナーコラムまたはアウターコラムのうちのいずれか一方に回動可能に軸支された雌ステアリングシャフト、
   上記インナーコラムまたはアウターコラムのうちのいずれか他方に回動可能に軸支され、上記雌ステアリングシャフトに軸方向に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に嵌合する雄ステアリングシャフト、
   上記雄ステアリングシャフトの雌ステアリングシャフトへの挿入側の端部に取り付けられ、雌ステアリングシャフトの歯先に接触して弾性変形して縮径し、雄ステアリングシャフトの雌ステアリングシャフトへの挿入を可能にするとともに、雄ステアリングシャフトの雌ステアリングシャフトへの挿入が完了すると、弾性復帰して雌ステアリングシャフトの歯先円直径よりも拡径し、雌ステアリングシャフトに対して雄ステアリングシャフトを抜け止めする抜け止め板を有すること
   を特徴とするステアリング装置。
2. 請求項１に記載されたステアリング装置において、
   上記抜け止め板は、
   上記雄ステアリングシャフトの軸心を中心として放射状に突出して形成された複数の羽根を有し、
   上記羽根のピッチが、雌ステアリングシャフトの歯のピッチとは異なるピッチで形成されていること
   を特徴とするステアリング装置。
3. 請求項１から請求項２までのいずれかに記載されたステアリング装置において、
   上記雄ステアリングシャフトの雌ステアリングシャフトへの挿入側の端部に突出して形成され、上記抜け止め板が取り付けられる小径軸部、
   上記小径軸部の端部に上記抜け止め板を固定する固定部材を備え、
   上記小径軸部の外径寸法が上記固定部材の外径寸法よりも小径に形成されていること
   を特徴とするステアリング装置。
4. 請求項１に記載されたステアリング装置において、
   上記雄ステアリングシャフトの雌ステアリングシャフトへの挿入側の端部には、上記抜け止め板が取り付けられる小径軸部が突出して形成され、
   上記小径軸部の外周に上記抜け止め板が弾性変形して密着した時に、上記抜け止め板の外径が上記雌ステアリングシャフトの歯先円直径よりも小径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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