JP5625963B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明はステアリング装置、特に、電動モータを駆動して所定の操舵補助力をステアリングギヤに付与する電動式パワーステアリング装置に関する。

電動式パワーステアリング装置は、電動モータを駆動してウォームに噛み合うウォームホイールを所定の操舵補助力で回転させ、ウォームホイールを有する出力軸を回転させて、ステアリングギヤに連結されたタイロッドを移動させて、舵輪の向きを変更している。

近年燃費を向上させるために車両の軽量化が必要とされており、電動式パワーステアリング装置においても、主要材料に軽合金を使用する等して軽量化の試みがなされている。特許文献１のステアリング装置は、合成樹脂で成形したアウターコラムの内周面に複数の突条部を形成し、二次衝突時に金属製のインナーコラムがこの突条部を削り取ることにより、衝撃エネルギーを吸収するようにしたものである。この構造によって、特許文献１のステアリング装置は、小型・軽量で、しかも安定した衝撃エネルギー吸収性能を得られる衝撃吸収式ステアリング装置を実現している。

しかし、特許文献１のステアリング装置は、アウターコラム単体を合成樹脂で成形しただけであって、軽量化が不十分であり、特に、電動式パワーステアリング装置全体を更に軽量化するとともに、剛性を確保することが要望されていた。

特開２０１０−３６６７７号公報

本発明は、軽量化と剛性の確保を両立させた電動式パワー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
可能なロアーブラケット、
上記ロアーブラケットに車体前方側が取り付けられたロアーコラム、
上記ロアーコラムの車体後方側を車体に固定可能なアッパーブラケット、
上記ロアーコラムに車体前方側にコラプス移動可能に嵌合すると共に、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するアッパーコラム、
上記ステアリングシャフトに作用するトルクを検出するトルクセンサー、
上記ロアーコラムの車体前方側に取り付けられ上記トルクセンサーを収納するセンサー
ハウジング、
上記ロアーコラムの車体前方側に取り付けられ、上記トルクセンサーの検出値に応じて
所定の操舵補助力を付与する電動モータが取り付けられるギヤハウジングを備えた電動式
パワーステアリング装置において、
上記ギヤハウジングとロアーコラムは合成樹脂で一体成形されており、
上記ロアーコラムの内周面には、その軸方向の全長に渡って、９０度間隔で、該内周面
から半径方向内側に突出して形成された突条を有し、
上記突条の内径寸法は上記アッパーコラムの外周面の外形寸法よりも小径に形成され、
かつ車体後方側の内径寸法よりも車体前方側の内径の方が小さく形成されており、
上記ロアーコラムの内周面にアッパーコラムの外周面を小さな締めしろで締まりばめ嵌
合するとともに、ロアーコラムにアッパーコラムを剪断ピンで固定し、
二次衝突時の衝撃で上記剪断ピンが剪断して、上記アッパーコラムが上記ロアーコラム
に対して車体前方側にコラプス移動すること
を特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第２番目の発明は、第１番目の発明の電動式パワーステアリング装置において、上記ギヤハウジングとロアーコラム、及び、ロアーブラケット、センサーハウジングを合成樹脂で一体成形したことを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第３番目の発明は、第１番目の発明の電動式パワーステアリング装置において、上記ギヤハウジングとロアーコラム、及び、ロアーブラケット、センサーハウジング、アッパーブラケットを合成樹脂で一体成形したことを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第４番目の発明は、第１番目から第３番目までのいずれかの発明の電動式パワーステアリング装置において、上記合成樹脂がガラス繊維入り合成樹脂であることを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第５番目の発明は、第１番目から第３番目までのいずれかの発明の電動式パワーステアリング装置において、上記ギヤハウジングの端面を覆う合成樹脂製のフロントカバーをギヤハウジングにねじ込むとともに、ギヤハウジングとフロントカバーとの接合面を加圧しながら溶融して融着することを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第６番目の発明は、第１番目から第３番目までのいずれかの発明の電動式パワーステアリング装置において、上記ロアーコラムに取り付けられ、ステアリングシャフトに固定されたキーロックカラーにロックピンを係合してステアリングシャフトが回らないようにロックするステアリングロック装置を、上記ロアーブラケットとアッパーブラケットとの間に配置したことを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第７番目の発明は、第６番目の発明の電動式パワーステアリング装置において、上記キーロックカラーは上記ステアリングシャフトにトレランスリングを介して固定されていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第８番目の発明は、第１番目から第３番目の発明の電動式パワーステアリング装置にお
いて、上記ロアーコラムの内周面には、上記アッパーコラムの車体前方端よりも車体前方
側に、上記ロアーコラムの円周上の上記ロアーアームの内周面に形成された突条に対して
４５度位相がずれた複数の位置に半径方向内側に突出して上記ロアーコラムの軸線方向に
長く形成された衝撃吸収突条を有し、該突条に上記アッパーコラムの外周面を締まりばめ
嵌合することを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第９番目の発明は、請求項８に記載された電動式パワーステアリング装置において、上
記衝撃吸収突条の内径寸法は、上記突条の車体後方側の内径寸法、上記車体前方側の内径
寸法よりも若干小径で、当該衝撃吸収突条の歯厚が車体前方側に向かって徐々に大きくな
るように形成されていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

本発明の電動式パワーステアリング装置は、ロアーコラムの車体前方側に取り付けられ、トルクセンサーの検出値に応じて所定の操舵補助力を付与する電動モータが取り付けられるギヤハウジングを備えた電動式パワーステアリング装置において、ギヤハウジングとロアーコラムを合成樹脂で一体成形している。また、本発明の電動式パワーステアリング装置は、ギヤハウジングとロアーコラムに加えて、ロアーブラケット、センサーハウジングも合成樹脂で一体成形している。また、本発明の電動式パワーステアリング装置は、ギヤハウジングとロアーコラムに加えて、ロアーブラケット、センサーハウジング、アッパーブラケットも合成樹脂で一体成形している。

従って、接合部の強度が向上し、軽量な電動式パワーステアリング装置が得られる。また、ガラス繊維入り合成樹脂で一体成形しているため、ガラス繊維が切れずに連続して、成形品の強度が向上する。

また、ステアリングロック装置をロアーブラケットとアッパーブラケットとの間に配置しているため、捩り荷重がステアリングシャフトに加わった時の反力を、ロアーブラケットとアッパーブラケットの両方で支持することが出来、荷重を分散出来る。また、ステアリングロック装置のキーロックカラーをステアリングシャフトにトレランスリングを介して固定している。従って、過度に大きな捩りモーメントがステアリングシャフトに加わった時に、キーロックカラーがステアリングシャフトの外周で回転するため、合成樹脂で一体成形された各部に加わる過度な荷重を軽減して破損を防止し、車両の盗難を防止できる。

本発明の実施例１の電動式パワーステアリング装置の全体斜視図である。 本発明の実施例１の電動式パワーステアリング装置の要部を車体側方側から見た正面図である。 図２の平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 ギヤハウジング、ロアーブラケット、センサーハウジング、ロアーコラム、アッパーブラケットを合成樹脂で一体成形した本発明の実施例１の樹脂成形品単体を示す正面図である。 図５の平面図である。 （ａ）は図６のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。 図４のロアーコラムとアッパーコラムの嵌合部を示す拡大縦断面図である。 図４のロアーステアリングシャフトとキーロックカラーとの結合部を示す拡大縦断面図である。 （ａ）は図９のトレランスリング単体の正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。 図４のギヤハウジングとフロントカバーとの結合部を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施例２の電動式パワーステアリング装置の要部を車体側方側から見た正面図である。 図１２の平面図である。 図１３のＥ−Ｅ断面図である。 ギヤハウジング、ロアーブラケット、センサーハウジング、ロアーコラムを合成樹脂で一体成形した本発明の実施例２の樹脂成形品単体を示す正面図である。 図１５の平面図である。 図１６のＦ−Ｆ断面図である。 図１３のＧ−Ｇ断面図である。 図１３の右側面図である。

以下の本発明の実施例１から実施例２について説明する。

図１は本発明の実施例１の電動式パワーステアリング装置の全体斜視図であり、コラムアシスト型ラックピニオン式の電動式パワーステアリング装置である。図１に示す電動式パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１０１の操作力を軽減するために、コラム１０５に取付けた操舵補助部（電動アシスト機構）１０２の操舵補助力をステアリングシャフトに付与し、中間シャフト１０６を介して、ラックピニオン式のステアリングギヤ１０３のラックを往復移動させ、タイロッド１０４を介して舵輪を操舵する方式の電動式パワーステアリング装置である。

図２は本発明の実施例１の電動式パワーステアリング装置の要部を車体側方側から見た正面図、図３は図２の平面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。図５はギヤハウジング、ロアーブラケット、センサーハウジング、ロアーコラム、アッパーブラケットを合成樹脂で一体成形した本発明の実施例１の樹脂成形品単体を示す正面図、図６は図５の平面図である。

図７（ａ）は図６のＢ−Ｂ断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図８は図４のロアーコラムとアッパーコラムの嵌合部を示す拡大縦断面図である。図９は図４のロアーステアリングシャフトとキーロックカラーとの結合部を示す拡大縦断面図である。図１０（ａ）は図９のトレランスリング単体の正面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の右側面図である。図１１は図４のギヤハウジングとフロントカバーとの結合部を示す部分拡大断面図である。

本発明の実施例１の電動式パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１０１のチルト位置調整機構及びテレスコピック位置調整機構を持たない電動式パワーステアリング装置に本発明を適用した例である。

図２から図１１に示すように、本発明の実施例１の電動式パワーステアリング装置は、ギヤハウジング（減速ギヤボックス）３０、ロアーブラケット（下部車体取付けブラケット）４０、センサーハウジング（トルクセンサーハウジング）５０、ロアーコラム（アウターコラム）１０、アッパーブラケット（上部車体取付けブラケット）６０がガラス繊維入り合成樹脂で一体成形されている。合成樹脂で一体成形するため、接合部の強度が向上し、軽量な電動式パワーステアリング装置が得られる。

また、ガラス繊維入り合成樹脂で一体成形するため、ガラス繊維が切れずに連続し、成形品の強度が向上する。ロアーコラム１０の内周面１１には、車体前方側にコラプス移動可能にアッパーコラム（インナーコラム）２０の外周面２１が嵌合している。アッパーコラム２０はアルミニウム合金や鉄等の金属製である。ロアーブラケット４０は、取り付け孔４１（図５、図７参照）に挿入された図示しない取り付けボルトによって、車体（図示せず）に固定される。また、アッパーブラケット６０は、取り付け孔６１、６１（図６参照）に挿入された図示しない取り付けボルトによって、車体（図示せず）に固定される。

ロアーブラケット４０とアッパーブラケット６０は、ロアーコラム１０と一体成形されているため、ロアーコラム１０に対するロアーブラケット４０とアッパーブラケット６０の取り付け精度が良好である。従って、ロアーブラケット４０とアッパーブラケット６０によってロアーコラム１０を車体に固定した時に、ロアーコラム１０に生じる曲げや捩れが小さくなるため、アッパーコラム２０の円滑なコラプス移動が可能となる。

アッパーブラケット６０はロアーコラム１０と一体成形されていて、二次衝突時に車体から離脱しないため、取り付け孔６１、６１を単純な丸孔形状（従来の車体から離脱する方式のアッパーブラケットの取り付け孔は、車体後方側が開口した長溝）にすることができる。従って、アッパーブラケット６０の剛性を大きく出来、車体に対するアッパーブラケット６０の取り付け強度を大きくすることができる。

図４に示すように、アッパーコラム２０には、上部ステアリングシャフト２２Ａが回転可能に軸支され、上部ステアリングシャフト２２Ａの右端（車体後方側）には、図１のステアリングホイール１０１が固定されている。上部ステアリングシャフト２２Ａの車体前方側には雌セレーションが形成され、下部ステアリングシャフト２２Ｂの車体後方側に形成された雄セレーションがセレーション係合している。従って、上部ステアリングシャフト２２Ａと下部ステアリングシャフト２２Ｂは、回転トルクを伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に係合している。従って、上部ステアリングシャフト２２Ａと下部ステアリングシャフト２２Ｂは、衝突時に、この係合部が相対摺動して、全長を縮めることができる。

また、下部ステアリングシャフト２２Ｂの車体前方側端部を、操舵補助部１０２の出力軸３１の車体後方側端部に結合している。出力軸３１は、操舵補助部１０２のギヤハウジング３０の車体前方側端面から突出し、図１の自在継手１０７を介して、中間シャフト１０６の後端部に連結している。また、この中間シャフト１０６の前端部に、別の自在継手１０８を介して、ステアリングギヤ１０３の入力軸１０９を連結している。

ギヤハウジング３０には、出力軸３１が軸受３２Ａ、３２Ｂによって回転可能に軸支され、下部ステアリングシャフト２２Ｂと出力軸３１は、トーションバー３３によって連結されている。出力軸３１にはウォームホイール３４が取り付けられ、ウォームホイール３４にウォーム３５が噛合って、減速機構を構成している。電動モータ３６がギヤハウジング３０に固定され、この電動モータ３６の図示しない回転軸にウォーム３５が結合されている。

また、出力軸３１の右側の周囲には、上記トーションバー３３の捩れを検出するトルクセンサ５１が設けられている。ステアリングホイール１０１から下部ステアリングシャフト２２Ｂに加えられるトルクの方向と大きさを、このトルクセンサ５１で検出する。この検出信号に応じて、電動モータ３６を駆動し、ウォーム３５とウォームホイール３４から成る減速機構を介して、出力軸３１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。トルクセンサ５１は、ロアーコラム１０と一体成形されたセンサーハウジング５０に収納され、センサーハウジング５０の開口部５２からトルクセンサ５１のケーブルが外部に取り出される。

図４、図９、図１０に示すように、下部ステアリングシャフト２２Ｂの外周面２２１Ｂには、トレランスリング２３を介してキーロックカラー２４が取り付けられている。また、ロアーコラム１０の下面のステアリングロック装置取付部１３には、ステアリングロック装置２５が固定され、イグニションキーをロック位置に回して鍵穴から引き抜くと、ロックキー（図示せず）がキーロックカラー２４の溝２４Ａに係合して、下部ステアリングシャフト２２Ｂをロアーコラム１０に対して固定して、下部ステアリングシャフト２２Ｂの回転を阻止する。

図１０は、トレランスリング２３単体を示し、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の右側面図であって、トレランスリング２３の右半分を省略して示している。トレランスリング２３は、図１０に示すように、ばね鋼の薄板を環状に形成し、環状の外周に、等角度間隔に波形形状の凹凸部を形成したものである。トレランスリング２３の内周側の凸部２３１が、下部ステアリングシャフト２２Ｂの外周面２２１Ｂに当接して半径方向外側に弾性変形することによって、キーロックカラー２４を下部ステアリングシャフト２２Ｂの外周面２２１Ｂに固定する。

トレランスリング２３がキーロックカラー２４を固定する力は、内周側の凸部２３１の半径方向の高さ、内周側の凸部２３１の円周方向の間隔（ピッチ）、ばね鋼の板厚、トレランスリング２３の外周とキーロックカラー２４の内周との間の摩擦係数によって求められる。従って、キーロック状態で、過度に大きな捩りモーメントが下部ステアリングシャフト２２Ｂに加わった時に、キーロックカラー２４がトレランスリング２３の外周で回転するように、内周側の凸部２３１の半径方向の高さ、内周側の凸部２３１の円周方向の間隔、ばね鋼の板厚を設定している。これによって、強度的には不利な合成樹脂で一体成形されたロアーブラケット４０、ロアーコラム１０、アッパーブラケット６０に加わる過度な荷重を軽減して破損を防止し、車両の盗難を防止している。

図２、図３、図５、図６に示すように、ロアーコラム１０の外周面には、ステアリングロック装置取付部１３の近傍に、複数のリブ１２が一体成形されている。従って、キーロック状態で、過度に大きな捩りモーメントが下部ステアリングシャフト２２Ｂに加わった時に、ロアーコラム１０の捩れ変形を防止している。

キーロックカラー２４及びステアリングロック装置２５は、ロアーブラケット４０とアッパーブラケット６０との間に配置されている。従って、キーロック状態で、捩り荷重が下部ステアリングシャフト２２Ｂに加わった時の反力を、ロアーブラケット４０とアッパーブラケット６０の両方で支持することが出来るため、荷重を分散出来、好ましい。

図４、図７、図８に示すように、ロアーコラム１０の内周面１１には、その軸方向の全長に渡って、９０度間隔で、内周面１１から半径方向内側に突出した突条１４が形成されている。突条１４の内径寸法は、アッパーコラム２０の外周面２１の外径寸法よりも若干小径に形成されて、ロアーコラム１０にアッパーコラム２０が小さな締めしろで締まりばめ嵌合するように設定している。

また、突条１４の内径寸法は、ロアーコラム１０を成形する時の中子の抜き勾配の影響で、車体後方側（図７（ａ）の右側）の内径寸法Ｄ１よりも車体前方側（図７（ａ）の左側）の内径寸法Ｄ２の方が小さく形成される。従って、アッパーコラム２０は、車体前方側の方が車体後方側よりも締めしろが若干大きくなる。しかし、中子の抜き勾配の影響で、突条１４の頂部の歯厚が、車体後方側よりも車体前方側の方が小さく形成されるため、ロアーコラム１０は、その全長に渡ってほぼ同一の締付け力で、アッパーコラム２０を締め付けて保持する。ロアーコラム１０とアッパーコラム２０との嵌合長さが短い場合には、突条１４の車体後方側の内径寸法Ｄ１と車体前方側の内径寸法Ｄ２を同一に形成してもよい。

上記したように、ロアーコラム１０の内周面１１に等間隔に形成された突条１４によってアッパーコラム２０の外周面２１を締め付けるため、所定の締めしろでアッパーコラム２０の外周面２１を締め付けることが容易となる。そのため、通常使用時に必要なアッパーコラム２０（ステアリングホイール１０１）の保持剛性が得られるとともに、アッパーコラム２０がコラプス移動する時のコラプス荷重を所定の値に設定することが容易となる。実施例１では、ロアーコラム１０の内周面１１に突条１４を形成しているが、別の実施例として、ロアーコラム１０の内周面１１を円筒面にし、アッパーコラム２０の外周面２１に突条を形成して、アッパーコラム２０の外周面２１を所定の締めしろで締め付け易くしてもよい。

ロアーコラム１０にアッパーコラム２０を締まりばめ嵌合した後、軸方向に離間した３個の合成樹脂製の剪断ピン１５によって、ロアーコラム１０にアッパーコラム２０を固定する。剪断ピン１５には雄ねじが形成されており、ロアーコラム１０に形成された雌ねじに剪断ピン１５をねじ込んで固定する。また、剪断ピン１５の先端をアッパーコラム２０の貫通孔２０１（図８参照）に挿入する。その後、剪断ピン１５を加熱すると同時に加圧（熱カシメ）すれば、剪断ピン１５の緩み止めがより確実になる。

二次衝突時にステアリングホイール１０１に運転者が衝突して大きな衝撃力が作用すると、剪断ピン１５が剪断して、突条１４に案内されてアッパーコラム２０が車体前方側にコラプス移動する。図４、図７に示すように、ロアーコラム１０の内周面１１には、アッパーコラム２０の車体前方端よりも車体前方側に、９０度間隔で、内周面１１から半径方向内側に突出した衝撃吸収突条１６が形成されている。衝撃吸収突条１６は、突条１４に対して４５度位相がずれて形成されている。

衝撃吸収突条１６の内径寸法Ｄ３は、突条１４の内径寸法Ｄ１、Ｄ２よりも若干小径に形成されるとともに、衝撃吸収突条１６の歯厚が、車体前方側に向かって徐々に大きくなるように形成されている。従って、アッパーコラム２０が車体前方側にコラプス移動すると、摺動抵抗が徐々に大きくなり、コラプス移動の後半の衝撃エネルギー吸収量が増加して、短いコラプス移動量で衝撃エネルギーの吸収が完了する。従って、コラプス移動量が短いコラムアシスト型の電動式パワーステアリング装置に適している。

図４、図１１に示すように、ギヤハウジング３０の車体前方側の端面には、合成樹脂製のフロントカバー３７が取り付けられ、ギヤハウジング３０の車体前方側の端面を密閉するとともに、軸受３２Ａの外輪を支持している。ギヤハウジング３０の車体前方側の雌ねじ３０１にフロントカバー３７の雄ねじ３７１をねじ込む。ギヤハウジング３０の環状溝３０２にフロントカバー３７の環状凸部３７２を挿入した後、環状凸部３７２と環状溝３０２の接合面を加圧しながら溶融して融着（超音波融着）する。

フロントカバー３７を融着すれば、フロントカバー３７の緩み止めが出来るとともに、フロントカバー３７とギヤハウジング３０との接合面のシール性能が向上するため、好ましい。上記実施例において、ロアーブラケット４０とアッパーブラケット６０だけを合成樹脂で一体成形し、別部品として成形したギヤハウジング３０、ロアーブラケット４０、センサーハウジング５０を接続してもよい。

次に本発明の実施例２について説明する。図１２は本発明の実施例２の電動式パワーステアリング装置の要部を車体側方側から見た正面図、図１３は図１２の平面図である。図１４は図１３のＥ−Ｅ断面図である。図１５はギヤハウジング、ロアーブラケット、センサーハウジング、ロアーコラムを合成樹脂で一体成形した本発明の実施例２の樹脂成形品単体を示す正面図である。

図１６は図１５の平面図、図１７は図１６のＦ−Ｆ断面図である。図１８は図１３のＧ−Ｇ断面図、図１９は図１３の右側面図である。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。

本発明の実施例２の電動式パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１０１のチルト位置の調整を行うチルト式の電動式パワーステアリング装置に本発明を適用した例である。図１２から図１９に示すように、本発明の実施例２の電動式パワーステアリング装置は、ギヤハウジング（減速ギヤボックス）３０、ロアーブラケット（下部車体取付けブラケット）４０、センサーハウジング（トルクセンサーハウジング）５０、ロアーコラム（アウターコラム）１０がガラス繊維入り合成樹脂で一体成形されている。合成樹脂で一体成形するため、接合部の強度が向上し、軽量な電動式パワーステアリング装置が得られる。

また、ガラス繊維入り合成樹脂で一体成形するため、ガラス繊維が切れずに連続し、成形品の強度が向上する。ロアーコラム１０の内周面１１には、車体前方側にコラプス移動可能にアッパーコラム（インナーコラム）２０の外周面２１が嵌合している。アッパーコラム２０はアルミニウム合金や鉄等の金属製である。ロアーブラケット４０は、取り付け孔４１（図１５、図１７参照）に挿入された図示しない枢動ピンを介して、車体（図示せず）にチルト可能に支持される。

本発明の実施例２の電動式パワーステアリング装置では、ロアーコラム１０とは別部品で成形された鉄製のアッパーブラケット（上部車体取付けブラケット）７０が車体（図示せず）に固定される。アッパーブラケット７０は、上板７１と、この上板７１から車体下方側に延びる側板７２、７２を有している。上板７１には長孔状の取り付け孔７３、７３（図１３参照）が形成され、この取り付け孔７３、７３に挿入された図示しない取り付けボルトによって、上板７１の車体上方側の取付面７１１が車体（図示せず）に固定される。

図１４から図１９に示すように、ロアーコラム１０の車体後方端には、ロアーコラム１０の車体上方側に突出して、ディスタンスブラケット１７が一体的に形成されている。ディスタンスブラケット１７の外側面は、アッパーブラケット７０の側板７２、７２の内側面に摺動可能に接している。

側板７２、７２には、チルト調整用長溝７４、７４が形成されている。チルト調整用長溝７４、７４は、上記したロアーブラケット４０に設けられた枢動ピンを中心とする円弧状に形成されている。ディスタンスブラケット１７には、図１５、図１７の紙面に直交する方向に延びる丸孔１７１が形成されている。丸孔１７１には、中空円筒状で鉄製のスリーブ１７２が圧入されていて、スリーブ１７２の外側面がディスタンスブラケット１７の外側面よりも若干突出して形成されている。

丸棒状の締付けロッド７５が、上記チルト調整用長溝７４、７４及び丸孔１７１を通して、図１８の左側から挿入されている。締付けロッド７５の左端には円盤状の頭部７５１が形成されている。締付けロッド７５の右端外周には、固定カム７６、可動カム７７、操作レバー７８、ナット７９が、この順で外嵌され、ナット７９の内径部に形成された雌ねじ（図示せず）が、締付けロッド７５の右端に形成された雄ねじ７５２にねじ込まれている。

固定カム７６と可動カム７７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７７の右側面に連結された操作レバー７８を手で操作すると、可動カム７７が固定カム７６に対して回動する。

操作レバー７８をクランプ方向に回動すると、固定カム７６の傾斜カム面の山に可動カム７７の傾斜カム面の山が乗り上げ、締付けロッド７５を図１８の右側に引っ張ると同時に、固定カム７６を図１８の左側に押す。左側の側板７２は、締付けロッド７５の頭部７５１の右端面によって右側に押され、側板７２を内側に変形させ、側板７２の内側面をスリーブ１７２の外側面に強く押しつける。

同時に、右側の側板７２は固定カム７６の左端面によって左側に押され、側板７２を内側に変形させ、側板７２の内側面をスリーブ１７２の外側面に強く押しつける。このようにして、ロアーコラム１０のスリーブ１７２を、アッパーブラケット７０に強固に締付けることができる。鉄製のスリーブ１７２の外側面を締付けに使用するため、樹脂製のロアーコラム１０の耐久性が向上する。従って、アッパーブラケット７０に対してロアーコラム１０が固定され、ロアーコラム１０のチルト方向の変位が阻止される。ディスタンスブラケット１７がロアーコラム１０の車体上方側に形成され、スリーブ１７２の軸心と取付面７１１との間の距離が短く設定されているため、ロアーコラム１０の車体への取り付け剛性が大きい。

次に、運転者が操作レバー７８を締付解除方向に回動すると、フリーな状態における間隔がスリーブ１７２の外側面の車幅方向の寸法より広く設定されたアッパーブラケット７０の側板７２、７２が、挟持方向と反対の方向へそれぞれ弾性復帰する。

そこで、ロアーコラム１０は、アッパーブラケット７０の側板７２、７２に対してフリーな状態となるため、前記締付けロッド７５をチルト調整用長溝７４に案内させつつチルト方向に変位させ、ステアリングホイール１０１のチルト方向の調整を任意に行うことができる。

図１４に示すように、アッパーコラム２０には、上部ステアリングシャフト２２Ａが回転可能に軸支され、上部ステアリングシャフト２２Ａの右端（車体後方側）には、図１のステアリングホイール１０１が固定されている。上部ステアリングシャフト２２Ａの車体前方側には雌セレーションが形成され、下部ステアリングシャフト２２Ｂの車体後方側に形成された雄セレーションがセレーション係合している。従って、上部ステアリングシャフト２２Ａと下部ステアリングシャフト２２Ｂは、回転トルクを伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に係合している。従って、上部ステアリングシャフト２２Ａと下部ステアリングシャフト２２Ｂは、衝突時に、この係合部が相対摺動して、全長を縮めることができる。

また、下部ステアリングシャフト２２Ｂの車体前方側端部を、操舵補助部１０２の出力軸３１の車体後方側端部に結合している。出力軸３１は、操舵補助部１０２のギヤハウジング３０の車体前方側端面から突出し、図１の自在継手１０７を介して、中間シャフト１０６の後端部に連結している。また、この中間シャフト１０６の前端部に、別の自在継手１０８を介して、ステアリングギヤ１０３の入力軸１０９を連結している。

ギヤハウジング３０には、出力軸３１が軸受３２Ａ、３２Ｂによって回転可能に軸支され、下部ステアリングシャフト２２Ｂと出力軸３１は、トーションバー３３によって連結されている。出力軸３１にはウォームホイール３４が取り付けられ、ウォームホイール３４にウォーム３５が噛合って、減速機構を構成している。電動モータ３６がギヤハウジング３０に固定され、この電動モータ３６の図示しない回転軸にウォーム３５が結合されている。

また、出力軸３１の右側の周囲には、上記トーションバー３３の捩れを検出するトルクセンサ５１が設けられている。ステアリングホイール１０１から下部ステアリングシャフト２２Ｂに加えられるトルクの方向と大きさを、このトルクセンサ５１で検出する。この検出信号に応じて、電動モータ３６を駆動し、ウォーム３５とウォームホイール３４から成る減速機構を介して、出力軸３１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。トルクセンサ５１は、ロアーコラム１０と一体成形されたセンサーハウジング５０に収納され、センサーハウジング５０の開口部５２からトルクセンサ５１のケーブルが外部に取り出される。

図１４、図９、図１０に示すように、下部ステアリングシャフト２２Ｂの外周面２２１Ｂには、トレランスリング２３を介してキーロックカラー２４が取り付けられている。また、ロアーコラム１０の下面のステアリングロック装置取付部１３には、ステアリングロック装置２５が固定され、イグニションキーをロック位置に回して鍵穴から引き抜くと、ロックキー（図示せず）がキーロックカラー２４の溝２４Ａに係合して、下部ステアリングシャフト２２Ｂをロアーコラム１０に対して固定して、下部ステアリングシャフト２２Ｂの回転を阻止する。

従って、キーロック状態で、過度に大きな捩りモーメントが下部ステアリングシャフト２２Ｂに加わった時に、キーロックカラー２４がトレランスリング２３の外周で回転する。これによって、強度的には不利な合成樹脂で一体成形されたロアーブラケット４０、ロアーコラム１０の破損を防止して、車両の盗難を防止している。

図１２、図１３、図１５、図１６に示すように、ロアーコラム１０の外周面には、ステアリングロック装置取付部１３の近傍に、複数のリブ１２が一体成形されている。従って、キーロック状態で、過度に大きな捩りモーメントが下部ステアリングシャフト２２Ｂに加わった時に、ロアーコラム１０の捩れ変形を防止している。

キーロックカラー２４及びステアリングロック装置２５は、ロアーブラケット４０とアッパーブラケット７０との間に配置されている。従って、キーロック状態で、捩り荷重が下部ステアリングシャフト２２Ｂに加わった時の反力を、ロアーブラケット４０とアッパーブラケット７０の両方で支持することが出来るため、荷重を分散出来、好ましい。

図１４、図１７に示すように、ロアーコラム１０の内周面１１には、その軸方向の全長に渡って、９０度間隔で、内周面１１から半径方向内側に突出した突条１４が形成されている。突条１４の内径寸法は、アッパーコラム２０の外周面２１の外径寸法よりも若干小径に形成されて、ロアーコラム１０にアッパーコラム２０が小さな締めしろで締まりばめ嵌合するように設定している。突条１４の詳細な形状及び内径寸法は、上記実施例１と同様なので、詳細な説明及び図示は省略する。

ロアーコラム１０の内周面１１に等間隔に形成された突条１４によってアッパーコラム２０の外周面２１を締め付けるため、所定の締めしろでアッパーコラム２０の外周面２１を締め付けることが容易となる。そのため、通常使用時に必要なアッパーコラム２０（ステアリングホイール１０１）の保持剛性が得られるとともに、アッパーコラム２０がコラプス移動する時のコラプス荷重を所定の値に設定することが容易となる。実施例２では、ロアーコラム１０の内周面１１に突条１４を形成しているが、別の実施例として、ロアーコラム１０の内周面１１を円筒面にし、アッパーコラム２０の外周面２１に突条を形成して、アッパーコラム２０の外周面２１を所定の締めしろで締め付け易くしてもよい。

ロアーコラム１０にアッパーコラム２０を締まりばめ嵌合した後、軸方向に離間した複数の合成樹脂製の剪断ピンによって、ロアーコラム１０にアッパーコラム２０を固定する。剪断ピンの詳細な形状は上記実施例１と同様なので、詳細な説明及び図示は省略する。

二次衝突時にステアリングホイール１０１に運転者が衝突して大きな衝撃力が作用すると、剪断ピンが剪断して、突条１４に案内されてアッパーコラム２０が車体前方側にコラプス移動する。図１４、図１７に示すように、ロアーコラム１０の内周面１１には、アッパーコラム２０の車体前方端よりも車体前方側に、９０度間隔で、内周面１１から半径方向内側に突出した衝撃吸収突条１６が形成されている。衝撃吸収突条１６は、突条１４に対して４５度位相がずれて形成されている。

衝撃吸収突条１６の詳細な形状及び内径寸法は、上記実施例１と同様なので、詳細な説明及び図示は省略する。衝撃吸収突条１６の内径寸法は、突条１４の内径寸法よりも若干小径に形成されるとともに、衝撃吸収突条１６の歯厚が、車体前方側に向かって徐々に大きくなるように形成されている。従って、アッパーコラム２０が車体前方側にコラプス移動すると、摺動抵抗が徐々に大きくなり、コラプス移動の後半の衝撃エネルギー吸収量が増加して、短いコラプス移動量で衝撃エネルギーの吸収が完了する。従って、コラプス移動量が短いコラムアシスト型の電動式パワーステアリング装置に適している。

図１２、図１３、図１４に示すように、ギヤハウジング３０の車体前方側の端面には、アルミニウム合金製や合成樹脂製のフロントカバー３７が取り付けられ、ギヤハウジング３０の車体前方側の端面を密閉するとともに、軸受３２Ａの外輪を支持している。フロントカバー３７は、ギヤハウジング３０にボルト３７３によって固定される。軽量化するために、ボルト３７３はアルミニウム合金製や合成樹脂製が好ましい。

上記実施例では、ステアリングホイールのチルト位置調整機構及びテレスコピック位置調整機構を持たない電動式パワーステアリング装置、及びチルト位置だけの調整が可能なチルト式の電動式パワーステアリング装置に本発明を適用した例について説明したが、チルト位置とテレスコピック位置の両方の位置の調整が可能なチルト・テレスコピック式の電動式パワーステアリング装置に適用してもよい。

１０１ ステアリングホイール
１０２ 操舵補助部（電動アシスト機構）
１０３ ステアリングギヤ
１０４ タイロッド
１０５ コラム
１０６ 中間シャフト
１０７ 自在継手
１０８ 自在継手
１０９ 入力軸
１０ ロアーコラム（アウターコラム）
１１ 内周面
１２ リブ
１３ ステアリングロック装置取付部
１４ 突条
１５ 剪断ピン
１６ 衝撃吸収突条
１７ ディスタンスブラケット
１７１ 丸孔
１７２ スリーブ
２０ アッパーコラム（インナーコラム）
２０１ 貫通孔２０１
２１ 外周面
２２Ａ 上部ステアリングシャフト
２２Ｂ 下部ステアリングシャフト
２２１Ｂ 外周面
２３ トレランスリング
２３１ 内周側の凸部
２４ キーロックカラー
２４Ａ 溝
２５ ステアリングロック装置
３０ ギヤハウジング（減速ギヤボックス）
３０１ 雌ねじ
３０２ 環状溝
３１ 出力軸
３２Ａ、３２Ｂ 軸受
３３ トーションバー
３４ ウォームホイール
３５ ウォーム
３６ 電動モータ
３７ フロントカバー
３７１ 雄ねじ
３７２ 環状凸部
３７３ ボルト
４０ ロアーブラケット（下部車体取付けブラケット）
４１ 取り付け孔
５０ センサーハウジング（トルクセンサーハウジング）
５１ トルクセンサ
５２ 開口部
６０ アッパーブラケット（上部車体取付けブラケット）
６１ 取り付け孔
７０ アッパーブラケット（上部車体取付けブラケット）
７１ 上板
７１１ 取付面
７２ 側板
７３ 取り付け孔
７４ チルト調整用長溝
７５ 締付けロッド
７５１ 頭部
７５２ 雄ねじ
７６ 固定カム
７７ 可動カム
７８ 操作レバー
７９ ナット

Claims (9)

1. 車体に固定可能なロアーブラケット、
   上記ロアーブラケットに車体前方側が取り付けられたロアーコラム、
   上記ロアーコラムの車体後方側を車体に固定可能なアッパーブラケット、
   上記ロアーコラムに車体前方側にコラプス移動可能に嵌合すると共に、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するアッパーコラム、
   上記ステアリングシャフトに作用するトルクを検出するトルクセンサー、
   上記ロアーコラムの車体前方側に取り付けられ上記トルクセンサーを収納するセンサー
   ハウジング、
   上記ロアーコラムの車体前方側に取り付けられ、上記トルクセンサーの検出値に応じて
   所定の操舵補助力を付与する電動モータが取り付けられるギヤハウジングを備えた電動式
   パワーステアリング装置において、
   上記ギヤハウジングとロアーコラムは合成樹脂で一体成形されており、
   上記ロアーコラムの内周面には、その軸方向の全長に渡って、９０度間隔で、該内周面
   から半径方向内側に突出して形成された突条を有し、
   上記突条の内径寸法は上記アッパーコラムの外周面の外形寸法よりも小径に形成され、
   かつ車体後方側の内径寸法よりも車体前方側の内径の方が小さく形成されており、
   上記ロアーコラムの内周面にアッパーコラムの外周面を小さな締めしろで締まりばめ嵌
   合するとともに、ロアーコラムにアッパーコラムを剪断ピンで固定し、
   二次衝突時の衝撃で上記剪断ピンが剪断して、上記アッパーコラムが上記ロアーコラム
   に対して車体前方側にコラプス移動すること
   を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載された電動式パワーステアリング装置において、
   上記ギヤハウジングとロアーコラム、及び、ロアーブラケット、センサーハウジングを
   合成樹脂で一体成形したこと
   を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
3. 請求項１に記載された電動式パワーステアリング装置において、
   上記ギヤハウジングとロアーコラム、及び、ロアーブラケット、センサーハウジング、
   アッパーブラケットを合成樹脂で一体成形したこと
   を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載された電動式パワーステアリング装置にお
   いて、
   上記合成樹脂がガラス繊維入り合成樹脂であること
   を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
5. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載された電動式パワーステアリング装置にお
   いて、
   上記ギヤハウジングの端面を覆う合成樹脂製のフロントカバーをギヤハウジングにねじ
   込むとともに、ギヤハウジングとフロントカバーとの接合面を加圧しながら溶融して融着
   すること
   を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
6. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載された電動式パワーステアリング装置にお
   いて、
   上記ロアーコラムに取り付けられ、ステアリングシャフトに固定されたキーロックカラ
   ーにロックピンを係合してステアリングシャフトが回らないようにロックするステアリン
   グロック装置を、上記ロアーブラケットとアッパーブラケットとの間に配置したこと
   を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
7. 請求項６に記載された電動式パワーステアリング装置において、
   上記キーロックカラーは上記ステアリングシャフトにトレランスリングを介して固定さ
   れていること
   を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
8. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載された電動式パワーステアリング装置にお
   いて、
   上記ロアーコラムの内周面には、上記アッパーコラムの車体前方端よりも車体前方側に
   、上記ロアーコラムの円周上の上記ロアーアームの内周面に形成された突条に対して４５
   度位相がずれた複数の位置に半径方向内側に突出して上記ロアーコラムの軸線方向に長く
   形成された衝撃吸収突条を有し、該突条に、上記アッパーコラムの外周面を締まりばめ嵌
   合すること
   を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
9. 請求項８に記載された電動式パワーステアリング装置において、
   上記衝撃吸収突条の内径寸法は、上記突条の車体後方側の内径寸法、上記車体前方側の
   内径寸法よりも若干小径で、当該衝撃吸収突条の歯厚が車体前方側に向かって徐々に大き
   くなるように形成されていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。

Images