JP5293829B2 - ステアリング装置 - Google Patents

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Description

本発明はステアリング装置、特に、運転者の体格や運転姿勢に応じて、ステアリングホイールのテレスコピック位置(前後方向位置)を調整することができる位置調整式のステアリング装置に関する。
運転者の体格や運転姿勢に応じてステアリングホイールのテレスコピック位置を調整する為の装置として、テレスコピック式ステアリング装置と呼ばれるステアリング装置がある。さらに、ステアリングホイールのチルト位置(上下方向位置)とテレスコピック位置の両方の位置を調整する為の装置として、チルト・テレスコピック式ステアリング装置と呼ばれるステアリング装置がある。
このようなステアリング装置では、所望の調整位置に調整したアウターコラムを、操作レバーの操作でインナーコラムに締付けるとともに、車体取付けブラケットの側板にアウターコラムを締め付けてクランプする締付けロッドが備えられている。また、二次衝突時に車体前方側に大きな衝撃力が作用した時に、車体取付けブラケットが車体から離脱して車体前方側にコラプス移動し、運転者に加わる衝撃力を緩和するようにしている。
このようなステアリング装置で、インナーコラムに対するアウターコラムの締付けを解除した状態で、ステアリングホイールのテレスコピック位置が車体前方側の調整端近傍にある時に、ステアリングホイールに車体前方側へ過って大きな力を加えてしまう場合がある。すると、アウターコラムのテレスコ調整用長溝の車体後方端が締付けロッドに当接して、締付けロッドを車体前方側に押す。締付けロッドが車体前方側に押されると、締付けロッドが車体取付けブラケットを車体前方側に押して、車体取付けブラケットが車体から離脱してしまい、アウターコラムが脱落する恐れがある。
特許文献1のステアリング装置は、アウターコラムをインナーコラムに締付けた時に、ガタ取りカムがインナーコラムの外周面を押し付けて、アウターコラムに対するインナーコラムのガタを無くしている。しかし、ステアリングホイールのテレスコピック位置を調整するために、インナーコラムに対するアウターコラムの締付けを解除すると、ガタ取りカムがインナーコラムの外周面から離れる。従って、ステアリングホイールに車体前方側へ過って大きな力を加えると、締付けロッド及び車体取付けブラケットには車体前方側への押し付け力が作用するため、車体取付けブラケットが車体から離脱するのを防止できない。
特開2001−322552号公報
本発明は、ステアリングホイールのテレスコピック位置が車体前方側の調整端近傍にある時に、ステアリングホイールに車体前方側へ過って大きな力を加えても、車体取付けブラケットが車体から離脱し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、車体に固定可能なインナーコラム、上記インナーコラムの外周面にテレスコピック位置調整可能に外嵌し、軸方向の所定長に渡って形成されたスリットを有し、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回動可能に軸支したアウターコラム、車体前方側にコラプス移動可能に車体に取付け可能な車体取付けブラケット、所望のテレスコピック位置で、上記アウターコラムの内周面を縮径させて、上記インナーコラムの外周面をクランプするとともに、上記車体取付けブラケットに上記アウターコラムをクランプするために、操作レバーの操作で車体取付けブラケットを車幅方向内側に締付け、アウターコラムを車体取付けブラケットにクランプする締付けロッド、上記アウターコラムに形成され、テレスコピック位置調整方向に長く形成されて上記締付けロッドが挿通されるテレスコ調整用長溝、上記インナーコラムに形成された係合溝、上記操作レバーを操作して、上記アウターコラムを車体取付けブラケットにアンクランプした時に、上記締付けロッドとともに回転して上記係合溝に係合する係合部材を備えた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、上記係合溝は上記スリットと同一位相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3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、上記係合溝の車体前方端と係合部材の車体前方端が面接触す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、上記係合溝の軸方向の長さは、上記係合部材が係合溝に係合離脱する時に、係合部材が係合溝に干渉しない最短の長さ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5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、上記係合部材を上記締付けロッドの軸方向に付勢して上記係合溝に係合部材を押し付ける付勢部材を有することを特徴とするステアリング装置である。
第6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、上記ステアリングホイールに加わるトルクに応じて所定の操舵補助力を上記ステアリングシャフトに付与する操舵補助部が上記インナーコラムに取り付けら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は、車体に固定可能なインナーコラムと、インナーコラムの外周面にテレスコピック位置調整可能に外嵌し、軸方向の所定長に渡って形成されたスリットを有し、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回動可能に軸支したアウターコラムと、車体前方側にコラプス移動可能に車体に取付け可能な車体取付けブラケットと、所望のテレスコピック位置で、アウターコラムの内周面を縮径させて、インナーコラムの外周面をクランプするとともに、車体取付けブラケットにアウターコラムをクランプするために、操作レバーの操作で車体取付けブラケットを車幅方向内側に締付け、アウターコラムを車体取付けブラケットにクランプする締付けロッドと、アウターコラムに形成され、テレスコピック位置調整方向に長く形成されて締付けロッドが挿通されるテレスコ調整用長溝と、インナーコラムに形成された係合溝と、操作レバーを操作して、アウターコラムを車体取付けブラケットにアンクランプした時に、締付けロッドとともに回転して係合溝に係合する係合部材を備えている。
従って、ステアリングホイールのテレスコピック位置が車体前方側の調整端近傍にある時に、ステアリングホイールに車体前方側へ過って大きな力を加えると、アウターコラムのテレスコ調整用長溝の車体後方端が締付けロッド5に当接し、締付けロッドを車体前方側に押す。締付けロッドが車体前方側に若干押されると、係合部材が係合溝に当接してインナーコラムを車体前方側に押す。インナーコラムは車体に固定されているため、ステアリングホイールに加わった車体前方側への大きな力は、インナーコラムを介して車体によって支持され、車体取付けブラケットに加わる力を減少させることができる。従って、車体取付けブラケットが車体から離脱するのを防止することができる。また、係合溝をスリットと同一位相に形成すれば、スリットの内部に係合部材をコンパクトに収納することができるため、好ましい。
本発明のステアリング装置101を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。 本発明の実施例のステアリング装置101を車体後方側から見た要部の斜視図である。 図2の車体取付けブラケット周辺の縦断面図である。 図3の下面図である。 図3を車体後方側から見た分解斜視図である。 図3の車体取付けブラケットの拡大斜視図である。 図3のアウターコラム及びクランプ装置の拡大分解斜視図である。 操作レバーを操作してアウターコラムを車体取付けブラケットにクランプした状態を示す拡大縦断面図である。 操作レバーを操作してアウターコラムを車体取付けブラケットにアンクランプした状態を示す拡大縦断面図である。
以下の実施例では、ステアリングホイールの上下方向位置と前後方向位置の両方の位置を調整する、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101を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。ステアリング装置101は、ステアリングシャフト102を回動自在に軸支している。ステアリングシャフト102には、その上端(車体後方側)にステアリングホイール103が装着され、ステアリングシャフト102の下端(車体前方側)には、ユニバーサルジョイント104を介して中間シャフト105が連結されている。
中間シャフト105にはその下端にユニバーサルジョイント106が連結され、ユニバーサルジョイント106には、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107が連結されている。
運転者がステアリングホイール103を回転操作すると、ステアリングシャフト102、ユニバーサルジョイント104、中間シャフト105、ユニバーサルジョイント106を介して、その回転力がステアリングギヤ107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108を移動し、車輪の操舵角を変えることができる。
図2は本発明の実施例のステアリング装置101を車体後方側から見た要部の斜視図である。図3は図2の車体取付けブラケット周辺の縦断面図、図4は図3の下面図、図5は図3を車体後方側から見た分解斜視図である。図6は図3の車体取付けブラケットの拡大斜視図、図7は図3のアウターコラム及びクランプ装置の拡大分解斜視図である。図8は操作レバーを操作してアウターコラムを車体取付けブラケットにクランプした状態を示す拡大縦断面図である。図9は操作レバーを操作してアウターコラムを車体取付けブラケットにアンクランプした状態を示す拡大縦断面図である。
図2に示すように、本発明の実施例のステアリング装置101は、車体取付けブラケット2、インナーコラム(ロアーコラム)3、操舵補助部31(電動アシスト機構)、アウターコラム(アッパーコラム)4等から構成されている。
インナーコラム3の車体前方側(図2の左側)には、操舵補助部(電動アシスト機構)31の右端が圧入によって固定される。操舵補助部31は、電動モータ311、減速ギヤボックス部312、出力軸313等から構成されている。操舵補助部31は、操舵補助部31の車体前方端に一体的に形成されたブラケット314が、図示しない車体に、図示しないチルト中心軸を介して、チルト位置調整可能に支持されている。
図3に示すように、インナーコラム3の外周面32には、アウターコラム4の内周面45がテレスコピック位置調整(インナーコラム3の中心軸線に平行に摺動)可能に外嵌している。アウターコラム4には、上部ステアリングシャフト102Aが回動可能に軸支され、上部ステアリングシャフト102Aの車体後方側(図2の右側)端部には、ステアリングホイール103(図1参照)が固定されている。アウターコラム4の車体下方側には、アウターコラム4の外周面46から内周面45に貫通するスリット47が形成されている。スリット47は、アウターコラム4の車体前方端側及び車体後方端側が共に閉鎖された形状を有している。
インナーコラム3には、下部ステアリングシャフト102Bが回動可能に軸支され、下部ステアリングシャフト102Bは上部ステアリングシャフト102Aとスプライン嵌合している。従って、アウターコラム4のテレスコピック位置に関わらず、上部ステアリングシャフト102Aの回転が下部ステアリングシャフト102Bに伝達される。
操舵補助部31は、下部ステアリングシャフト102Bに作用するトルクを検出し、電動モータ311を駆動して、出力軸313を所要の操舵補助力で回転させる。この出力軸313の回転が、ユニバーサルジョイント104、中間シャフト105、ユニバーサルジョイント106を経由して、ステアリングギヤ107に伝達され、車輪の操舵角を変えることができる。
アウターコラム4の車体前方側(図2、図3の左側)には、アウターコラム4を車幅方向の左右両側から挟持する車体取付けブラケット2が取付けられている。図3から図6に示すように、車体取付けブラケット2は、車幅方向に略水平に形成された上板23と、この上板23から車体下方側に延び、アウターコラム4を車幅方向の左右両側から挟持する左右一対の側板24、25を有している。
上板23には切欠き溝(車体後方側が開放されて形成されている)21、21が形成され、この切欠き溝21、21に嵌め込まれたカプセル22及び衝撃吸収プレート(図6参照)28を介して、上板23が車体に取付けられている。
車体取付けブラケット2、アウターコラム4は、二次衝突時にステアリングホイール103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22から車体取付けブラケット2が車体前方側に離脱し、インナーコラム3に案内されて車体前方側にコラプス移動し、衝撃吸収プレート28が塑性変形して、衝突時の衝撃エネルギーを吸収する。
アウターコラム4の車体前方側には、アウターコラム4の車体下方側に突出して、一対のクランプ部材41、42が一体的に形成されている。クランプ部材41、42には、アウターコラム4の軸心方向に長く延びるテレスコ調整用長溝43、44が形成されている。また、車体取付けブラケット2の側板24、25には、チルト調整用長溝26、27が形成されている。チルト調整用長溝26、27は、チルト中心軸を中心とする円弧状に形成されている。クランプ部材41、42の外側面411、421は、車体取付けブラケット2の側板24、25の内側面242、252に摺動可能に接している。
図5、図7に示すように、丸棒状の締付けロッド5が、上記チルト調整用長溝26、27及びテレスコ調整用長溝43、44を通して、図5、図7の左側から挿入される。締付けロッド5の左端側に、左から順に、操作レバー61、可動カム62、固定カム63、可動チルトロックギヤ65、チルトスペーサ66を外嵌し、チルト調整用長溝27、テレスコ調整用長溝44に通す。
その後、クランプ部材41、42の内側面412、422の間に挿入されたバネ(コイルバネ)67と係合部材68を締付けロッド5に外嵌し、テレスコ調整用長溝43、チルト調整用長溝26に締付けロッド5の右端を通す。続いて、締付けロッド5の右端側に、左から順に、チルトスペーサ69、円筒スペーサ70、ワッシャ71、スラストベアリング72を外嵌し、カシメナット73を締付けロッド5の右端にカシメて固定する。
図3に示すように、インナーコラム3の車体下方側には、インナーコラム3の外周面32から内周面33に貫通する係合溝34が形成されている。係合溝34はアウターコラム4のスリット47と同一位相位置に形成されている。図3に示すように、アウターコラム4を車体取付けブラケット2にクランプした状態では、係合部材68は締付けロッド5とともに反時計方向に回転して、係合部材68の係合突起681は係合溝34から離脱している。係合溝34がスリット47と同一位相位置に形成されているため、スリット47の内部に係合部材68をコンパクトに収納することができる。
係合溝34の軸方向の長さは、係合部材68の係合突起681が係合溝34に係合離脱する時に、係合溝34の車体前方端及び車体後方端に干渉しない程度の最短の長さに形成されている。従って、アウターコラム4の内周面45が縮径してインナーコラム3の外周面32を締め付けてクランプ(テレスコピッククランプ)した時に、インナーコラム3が
つぶれる量が少なく抑えられ、テレスコピッククランプ力の低下を抑制できる。
固定カム63は、固定カム63の右端面に形成された矩形部がチルト調整用長溝27に嵌合して、回り止めされている。締付けロッド5の左側には、所定の軸方向長さに渡って、矩形外周面51が形成されている。操作レバー61及び係合部材68に形成された矩形孔に、締付けロッド5の矩形外周面51が回転トルクを伝達可能に内嵌している。可動カム62は操作レバー61に圧入されて、操作レバー61と一体的に回動する。
可動チルトロックギヤ65には、チルト方向に複数のギヤが形成され、側板25の外側面251にボルト止めされた固定チルトロックギヤ74の複数のギヤに噛み合って、チルト方向の保持力を強固にしている。固定カム63の右端面と可動チルトロックギヤ65の左端面との間には、バネ64が挿入されて、アウターコラム4を車体取付けブラケット2に対してアンクランプした時に、操作レバー61のガタを減少させると共に、可動チルトロックギヤ65と固定チルトロックギヤ74の噛み合いが円滑に行われるように、可動チルトロックギヤ65を固定カム63に対してフローティングさせている。
チルトスペーサ66、69は合成樹脂製で、チルト方向に長い略矩形形状を有し、チルト調整用長溝26、27の溝幅と略同一寸法の二面幅に形成されている。従って、チルトスペーサ66、69は、チルト調整用長溝26、27に内嵌して、アウターコラム4のチルト位置調整時に、チルト調整方向に円滑に摺動する。
図3及び図8は操作レバー61を反時計方向に回動操作して、アウターコラム4を車体取付けブラケット2にクランプした状態を示す縦断面図である。操作レバー61をクランプ方向に回動すると、固定カム63の傾斜カム面の山に可動カム62の傾斜カム面の山が乗り上げ、固定カム63の車幅方向内側端面が左側の側板25の外側面251を内側に押し、左側の側板25を内側に弾性変形させて、アウターコラム4の左側のクランプ部材42の外側面421を強く押圧する。
固定カム63の傾斜カム面の山に可動カム62の傾斜カム面の山が乗り上げると、締付けロッド5が図5、図7の左側に引っ張られ、ワッシャ71が右側の側板24の外側面241を内側に押し、右側の側板24を内側に弾性変形させて、アウターコラム4の右側のクランプ部材41の外側面411を強く押圧する。
このようにして、アウターコラム4の左右のクランプ部材41、42を、車体取付けブラケット2に、所定のチルト調整位置で大きな保持力で締め付けてチルトクランプすることができる。また、クランプ部材41、42は、クランプ部材41、42の内側面412、422が互いに接近する方向に内側に弾性変形し、アウターコラム4のスリット47の幅が狭まる。従って、アウターコラム4の内周面45が縮径して、インナーコラム3の外周面32を締め付けてクランプ(テレスコピッククランプ)する。図8に示すように、チルトクランプ及びテレスコピッククランプした状態では、係合部材68の係合突起681は係合溝34から離脱している。
図9は操作レバー61を操作してアウターコラム4を車体取付けブラケット2にアンクランプした状態を示す拡大縦断面図である。運転者が操作レバー61を時計方向に回動操作すると、固定カム63の傾斜カム面の山と可動カム62の傾斜カム面の谷が噛み合う。すると、固定カム63と可動カム62の軸方向位置が相対的に近づく。フリーな状態における間隔がアウターコラム4の左右のクランプ部材41、42の外側面411、421の幅より広く設定された車体取付けブラケット2の側板24、25が、挟持方向と反対の方向へそれぞれ弾性復帰する。
これによって、アウターコラム4は、車体取付けブラケット2の側板24、25に対してフリーな状態となる。また、クランプ部材41、42は、クランプ部材41、42の内側面412、422が互いに離間する方向に外側に弾性復帰し、アウターコラム4のスリット47の幅が広がる。従って、アウターコラム4の内周面45が拡径して、インナーコラム3の外周面32を緩めてアンクランプ(テレスコピックアンクランプ)する。図9に示すように、チルトアンクランプ及びテレスコピックアンクランプした状態では、係合部材68は締付けロッド5とともに時計方向に回転して、係合部材68の係合突起681が係合溝34に係合する。図9に示すように、係合突起681の車体前方側の当接面682は、係合溝34の車体前方端とほぼ平行な状態になる。
チルトアンクランプ及びテレスコピックアンクランプした状態では、締付けロッド5は回転方向に若干のガタが生じる。この時、クランプ部材42の内側面422と係合部材68との間に挿入されたバネ(付勢部材)67が、係合部材68を締付けロッド5の軸方向に付勢して、係合部材68の車幅方向の側面を係合溝34に押し付け、係合部材68が回転して、係合溝34との係合位置からずれないようにしている。
この状態で、締付けロッド5を車体取付けブラケット2のチルト調整用長溝26、27に案内させつつアウターコラム4をチルト方向に変位させて、ステアリングホイール103のチルト方向の調整を任意に行うことができる。また、アウターコラム4のテレスコ調整用長溝43、44を締付けロッド5に案内させつつ、アウターコラム4をインナーコラム3の外周面32に沿ってテレスコピック方向に変位させて、ステアリングホイール103のテレスコピック方向の調整を任意に行うことができる。
ステアリングホイール103のテレスコピック位置が車体前方側の調整端近傍にある時に、ステアリングホイール103に車体前方側へ過って大きな力を加えた場合を想定してみる。すると、アウターコラム4のテレスコ調整用長溝43、44の車体後方端が締付けロッド5に当接し、締付けロッド5を車体前方側に押す。締付けロッド5が車体前方側に若干押されると、係合突起681の車体前方側の当接面682が、係合溝34の車体前方端と面接触し、インナーコラム3を車体前方側に押す。
インナーコラム3の車体前方側は、ブラケット314によって車体に固定されている。従って、ステアリングホイール103に加わった車体前方側への大きな力は、インナーコラム3を介して車体によって支持され、車体取付けブラケット2に加わる力を減少させることができる。従って、車体取付けブラケット2が車体から離脱するのを防止することができる。係合溝34の車体前方端や周縁に突起を形成して、係合突起681の当接面682との接触面積を増やしたり、係合溝34の周縁をリブで補強すれば、係合溝34の耐久性や剛性が大きくなるため好ましい。
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。
101 ステアリング装置
102 ステアリングシャフト
102A 上部ステアリングシャフト
102B 下部ステアリングシャフト
103 ステアリングホイール
104 ユニバーサルジョイント
105 中間シャフト
106 ユニバーサルジョイント
107 ステアリングギヤ
108 タイロッド
2 車体取付けブラケット
21 切欠き溝
22 カプセル
23 上板
24 側板
241 外側面
242 内側面
25 側板
251 外側面
252 内側面
26、27 チルト調整用長溝
28 衝撃吸収プレート
3 インナーコラム
31 操舵補助部
311 電動モータ
312 減速ギヤボックス部
313 出力軸
314 ブラケット
32 外周面
33 内周面
34 係合溝
4 アウターコラム
41、42 クランプ部材
411、421 外側面
412、422 内側面
43、44 テレスコ調整用長溝
45 内周面
46 外周面
47 スリット
5 締付けロッド
51 矩形外周面
61 操作レバー
62 可動カム
63 固定カム
64 バネ
65 可動チルトロックギヤ
66 チルトスペーサ
67 バネ
68 係合部材
681 係合突起
682 当接面
69 チルトスペーサ
70 円筒スペーサ
71 ワッシャ
72 スラストベアリング
73 カシメナット
74 固定チルトロックギヤ

Claims (6)

  1. 車体に固定可能なインナーコラム、
    上記インナーコラムの外周面にテレスコピック位置調整可能に外嵌し、軸方向の所定長に渡って形成されたスリットを有し、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回動可能に軸支したアウターコラム、
    車体前方側にコラプス移動可能に車体に取付け可能な車体取付けブラケット、
    所望のテレスコピック位置で、上記アウターコラムの内周面を縮径させて、上記インナーコラムの外周面をクランプするとともに、上記車体取付けブラケットに上記アウターコラムをクランプするために、操作レバーの操作で車体取付けブラケットを車幅方向内側に締付け、アウターコラムを車体取付けブラケットにクランプする締付けロッド、
    上記アウターコラムに形成され、テレスコピック位置調整方向に長く形成されて上記締付けロッドが挿通されるテレスコ調整用長溝、
    上記インナーコラムに形成された係合溝、
    上記操作レバーを操作して、上記アウターコラムを車体取付けブラケットにアンクランプした時に、上記締付けロッドとともに回転して上記係合溝に係合する係合部材を備えたこと
    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、
    上記係合溝は上記スリットと同一位相に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に記載されたステアリング装置において、
    上記係合溝の車体前方端と係合部材の車体前方端が面接触すること
    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、
    上記係合溝の軸方向の長さは、上記係合部材が係合溝に係合離脱する時に、係合部材が係合溝に干渉しない最短の長さに形成されていること
    を特徴とするステアリング装置。
  5. 請求項1に記載されたステアリング装置において、
    上記係合部材を上記締付けロッドの軸方向に付勢して上記係合溝に係合部材を押し付ける付勢部材を有すること
    を特徴とするステアリング装置。
  6. 請求項1に記載されたステアリング装置において、
    上記ステアリングホイールに加わるトルクに応じて所定の操舵補助力を上記ステアリングシャフトに付与する操舵補助部が上記インナーコラムに取り付けられていること
    を特徴とするステアリング装置。
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