JP7211233B2

JP7211233B2 - 電動ステアリングコラム、および電動ステアリングコラムの製造方法

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Publication number: JP7211233B2
Application number: JP2019075812A
Authority: JP
Inventors: 達也及川; 嘉貴木村; 宗一郎岩永
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2039-04-11
Also published as: JP2020172203A

Description

本発明は、電動ステアリングコラム、および電動ステアリングコラムの製造方法に関する。

従来、車体に支持されたメインハウジングと、メインハウジング内にステアリングシャフトの長手方向に沿って移動可能に収容された可動ハウジングと、メインハウジングと可動ハウジングとの間に介在された摺動部材と、を備えた電動ステアリングコラムが、知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－２２３９７４号公報

この種の電動ステアリングコラムでは、例えば、メインハウジングと可動ハウジングとの間のガタをより効果的に抑制できる新規な構成が得られれば、有益である。

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、メインハウジングと可動ハウジングとの間のガタをより効果的に抑制できる新規な構成の電動ステアリングコラムおよび電動ステアリングコラムの製造方法を得ることである。

本発明の実施形態の電動ステアリングコラムは、例えば、ステアリングシャフトの長手方向と交差した第一方向の両側に位置された一対の第一周壁と、前記第一周壁のそれぞれに設けられ当該第一周壁の内面から外面側に凹むとともに前記長手方向に延びた第一凹部と、を有し、車体に支持されたメインハウジングと、前記第一周壁と面した一対の第二周壁と、前記第二周壁のそれぞれに設けられ当該第二周壁の外面から内面側に凹むとともに前記長手方向に延びかつ前記第一凹部と面した第二凹部と、を有し、前記メインハウジング内に前記長手方向に沿って移動可能に収容された可動ハウジングと、前記第一凹部と前記第二凹部との間に収容された摺動部材と、を備え、前記メインハウジングは、前記第一周壁と、前記第一周壁の前記長手方向および前記第一方向と交差した第二方向の一端部の間に亘った第三周壁と、を有した第一ハウジング部材と、前記第一周壁の前記第二方向の他端部の間に亘る第四周壁を有し、前記第一周壁に前記第一凹部を挟んだ前記第二方向の両側から前記第一方向の中央部側に向けて余圧を付与した状態で前記第一ハウジング部材と固定された第二ハウジング部材と、を有する。

このような構成によれば、例えば、第一凹部の第二方向の両端部と摺動部材との密着性がより高まりやすくなるとともに、第二凹部の第二方向の両端部と摺動部材との密着性がより高まりやすくなる。よって、例えば、メインハウジングと可動ハウジングとの間の第一方向および第二方向のガタをより効果的に抑制することができる。

また、本発明の実施形態の電動ステアリングコラムの製造方法は、例えば、メインハウジングの一対の第一周壁に設けられ当該第一周壁の内面から外面側に凹むとともにステアリングシャフトの長手方向に延びた第一凹部と、前記第一周壁と前記長手方向と交差した第一方向に隣接した可動ハウジングの一対の第二周壁に設けられ当該第二周壁の外面から内面側に凹むとともに前記長手方向に延びた第二凹部と、が互いに面するように位置合わせし、前記第一凹部と前記第二凹部との間に摺動部材を収容する工程と、前記メインハウジングの一部を構成し前記第一周壁および当該第一周壁の前記長手方向および前記第一方向と交差した第二方向の一端部の間に亘った第三周壁を有した第一ハウジング部材と、前記メインハウジングの一部を構成し前記第一周壁の前記第二方向の他端部の間に亘る第四周壁を有した第二ハウジング部材とを、前記第一周壁に前記第一凹部を挟んだ前記第二方向の両側から前記第一方向の中央部側に向けて余圧を付与した状態で固定する工程と、を有する。

図１は、実施形態の電動ステアリングコラムの例示的かつ模式的な斜視図であって、可動ハウジングが第一位置に位置された状態の図である。図２は、実施形態の電動ステアリングコラムの例示的かつ模式的な斜視図であって、可動ハウジングが第二位置に位置された状態の図である。図３は、実施形態の電動ステアリングコラムのメインハウジングおよび可動ハウジングの例示的かつ模式的な斜視図である。図４は、実施形態の電動ステアリングコラムのメインハウジングおよび可動ハウジングの例示的かつ模式的な分解斜視図である。図５は、実施形態の電動ステアリングコラムの製造方法を説明する例示的かつ模式的な断面図である。図６は、図５の転動体の拡大図である。図７は、実施形態の電動ステアリングコラムの製造方法を説明する例示的かつ模式的な断面図であって、図５よりも後の状態を示した図である。図８は、図７の転動体の拡大図である。図９は、変形例の電動ステアリングコラムの例示的かつ模式的な分解斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

また、以下に開示される実施形態および変形例には、同様の構成要素が含まれる。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。なお、本明細書では、序数は、部品や、部材、部位、位置、方向等を区別するためだけに用いられており、順番や優先度を示すものではない。

また、以下の説明では、各図中、矢印Ｘは、ステアリングシャフト１３の長手方向のうちステアリングホイール（不図示）から離れる方向（以下、方向Ｘとする）を示し、矢印Ｙは、電動ステアリングコラム１０の車載状態における車幅方向のうち車両前方を向いた状態における右方（以下、方向Ｙとする）を示し、矢印Ｚは、方向Ｘおよび方向Ｙと直交し、かつ車両上方に向かう方向を示す。方向Ｘ、方向Ｙ、および方向Ｚは、互いに直交している。通常、電動ステアリングコラム１０の車載状態において、方向Ｘは、車両前後方向に対して傾くとともに、方向Ｚは、車両上下方向に対して傾いている。

なお、以下では、便宜上、特に断らない限り、方向Ｘを単に前方と称し、方向Ｘの反対方向を単に後方と称し、方向Ｙを単に右方と称し、方向Ｙの反対方向を単に左方と称し、方向Ｚを単に上方と称し、方向Ｚの反対方向を単に下方と称する。また、方向Ｘおよびその反対方向を単に長手方向と称し、方向Ｙおよびその反対方向を単に幅方向と称し、方向Ｚおよびその反対方向を単に高さ方向と称する。

図１，２は、電動ステアリングコラム１０の斜視図であって、図１は可動ハウジング１２が第一位置Ｐ１に位置された状態の図であり、図２は可動ハウジング１２が第二位置Ｐ２に位置された状態の図である。第一位置Ｐ１は、前方位置や、初期位置等とも称され、第二位置Ｐ２は、後方位置や、突出位置等とも称される。

図１，２に示されるように、電動ステアリングコラム１０は、例えば、クロスメンバのような車体構成部材に固定されたブラケット１，２に取り付けられており、メインハウジング１１、可動ハウジング１２、ステアリングシャフト１３、チルト機構２０、およびテレスコピック機構３０を備えている。

メインハウジング１１は、その長手方向の車両前後方向に対する角度、すなわちチルト角度を変更することができるよう、ブラケット１，２に揺動可能に支持されている。具体的に、メインハウジング１１の前端は、前方のブラケット１に幅方向に延びる第一回転中心Ａｘ１回りに回動可能に支持されている。

また、メインハウジング１１の後端は、揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒの後端に、幅方向に延びる第二回転中心Ａｘ２回りに回動可能に、支持されるとともに、当該揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒの前端は、後方のブラケット２に、幅方向に延びる第三回転中心Ａｘ３回りに回動可能に支持されている。

このため、メインハウジング１１がブラケット１に対して第一回転中心Ａｘ１回りに回動するとともに、揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒがブラケット２に対して第三回転中心Ａｘ３回りに回動し、かつメインハウジング１１が揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒに対して第二回転中心Ａｘ２回りに回動することにより、ブラケット１，２に対してメインハウジング１１ひいては電動ステアリングコラム１０が回動する。

このような構成にあっては、揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒがメインハウジング１１に対して第二回転中心Ａｘ２回りに回動すると、電動ステアリングコラム１０がブラケット１，２ひいては車体に対して回動する。本実施形態では、揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒが、チルト機構２０の一部を構成している。

チルト機構２０は、例えば、揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒと、シャフト２２と、軸受部材２３と、を有している。シャフト２２は、メインハウジング１１の上方に位置され、幅方向に沿って延びている。シャフト２２には、軸受部材２３が挿入されている。

また、シャフト２２の軸方向の両端部２２ａは、例えば、溶接やカシメ等によって揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒと結合されている。両端部２２ａは、揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒの開口部の縁部に沿った四角形状に構成されている。これにより、シャフト２２と揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒとの相対的な回転が制限されている。

揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒは、メインハウジング１１の幅方向の両側に位置されている。揺動アーム２１Ｌは、略長方形状かつ板状の形状を有し、揺動アーム２１Ｒは、略三角形状かつ板状の形状を有している。揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒは、ブラケット２と共締めされる結合具２９の第三回転中心Ａｘ３回りに回動可能に支持されている。

また、揺動アーム２１Ｒの下端は、回転直動変換機構２５と結合されている。揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒは、シャフト２２を介して一体に結合されるとともに、メインハウジング１１の後端において上壁１１ａに固定された軸受部材２３に、シャフト２２の第二回転中心Ａｘ２回りに回転可能に支持されている。

このような構成において、回転直動変換機構２５が前方（Ｘ方向）に移動すると、揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒがブラケット２に対して第三回転中心Ａｘ３回りに図１における反時計回り方向に回転し、この回転に伴いメインハウジング１１がブラケット１に対して第一回転中心Ａｘ１回りに図１における反時計回り方向に回転して、車載状態での水平方向に対する電動ステアリングコラム１０の傾斜角度、すなわちチルト角度が小さくなる。

他方、回転直動変換機構２５が後方に移動すると、揺動アーム２１Ｌ，２１Ｒがブラケット２に対して第三回転中心Ａｘ３回りに図１における時計回り方向に回転し、この回転に伴いメインハウジング１１がブラケット１に対して第一回転中心Ａｘ１回りに図１における時計回り方向に回転して、チルト角度が大きくなる。チルト機構２０におけるチルトアップおよびチルトダウンは、不図示の電動モータの回転方向に応じて切り替わる。

図３は、電動ステアリングコラム１０のメインハウジング１１および可動ハウジング１２の斜視図であり、図４は、電動ステアリングコラム１０のメインハウジング１１および可動ハウジング１２の分解斜視図である。

図３，４に示されるように、メインハウジング１１は、長手方向に延びており、上下一対の上壁１１ａおよび下壁１１ｂと、左右一対の左壁１１ｃおよび右壁１１ｄと、を有している。上壁１１ａおよび下壁１１ｂは、長方形状かつ板状の形状を有し、一定の高さで長手方向に延びており、互いに略平行である。左壁１１ｃおよび右壁１１ｄは、長方形状かつ板状の形状を有し、一定の幅で長手方向に延びており、互いに略平行である。上壁１１ａは、左壁１１ｃおよび右壁１１ｄの上端部の間に亘り、下壁１１ｂは、左壁１１ｃおよび右壁１１ｄの下端部の間に亘っている。

メインハウジング１１内には、上壁１１ａ、下壁１１ｂ、左壁１１ｃ、および右壁１１ｄにより、四角形状の断面を有して長手方向に延びた中空部１１ｇ（空間）が設けられている。また、本実施形態では、左壁１１ｃおよび右壁１１ｄには、それぞれ、凹部３１が設けられている。左壁１１ｃおよび右壁１１ｄは、第一周壁の一例であり、方向Ｙは、第一方向の一例である。

凹部３１は、左壁１１ｃおよび右壁１１ｄの内面から外面側、すなわち幅方向の外側に向けて凹んでいる。凹部３１は、左壁１１ｃおよび右壁１１ｄの長手方向の両端部に亘って延びている。左壁１１ｃの凹部３１は、左壁１１ｃから左方に凸の状態で湾曲しているとともに、右壁１１ｄの凹部３１は、右壁１１ｄから右方に凸の状態で湾曲している。凹部３１は、第一凹部の一例であり、湾曲部や、溝部、レール等とも称される。

また、メインハウジング１１は、例えば、第一ハウジング部材１１Ａと、第二ハウジング部材１１Ｂと、を有している。第一ハウジング部材１１Ａは、少なくとも、上壁１１ａと、左壁１１ｃと、右壁１１ｄと、を含み、第二ハウジング部材１１Ｂは、少なくとも下壁１１ｂを含んでいる。本実施形態では、上壁１１ａは、第三周壁の一例であり、下壁１１ｂは、第四周壁の一例である。また、方向Ｚは、第二方向の一例である。第一ハウジング部材１１Ａは、上ハウジングや、上ケース、上カバー等とも称され、第二ハウジング部材１１Ｂは、下ハウジングや、下ケース、下カバー等とも称される。

可動ハウジング１２は、長手方向に延びており、メインハウジング１１の中空部１１ｇ内に収容されている。可動ハウジング１２は、上下一対の上壁１２ａおよび下壁１２ｂと、左右一対の左壁１２ｃおよび右壁１２ｄと、を有している。上壁１２ａおよび下壁１２ｂは、長方形状かつ板状の形状を有し、一定の高さで長手方向に延びており、互いに略平行に設けられている。上壁１２ａは、上壁１１ａと面し、下壁１２ｂは、下壁１１ｂと面している。

左壁１２ｃおよび右壁１２ｄは、長方形状かつ板状の形状を有し、一定の幅で長手方向に延びており、互いに略平行である。左壁１２ｃは、左壁１１ｃと面し、右壁１２ｄは、右壁１１ｄと面している。可動ハウジング１２内には、上壁１２ａ、下壁１２ｂ、左壁１２ｃ、および右壁１２ｄにより、四角形状の断面を有して長手方向に延びた中空部１２ｇ（空間）が設けられている。

また、左壁１２ｃおよび右壁１２ｄには、それぞれ、凹部３２が設けられている。凹部３２は、左壁１２ｃおよび右壁１２ｄの外面から内面側、すなわち幅方向の中央部側に向けて凹んでいる。凹部３２は、凹部３１と幅方向に対向している。凹部３２および凹部３１は、例えば、左壁１２ｃ，１１ｃおよび右壁１２ｄ，１１ｄの高さ方向の中央部よりもやや上方に位置されている。左壁１２ｃおよび右壁１２ｄは、第二周壁の一例である。

凹部３２は、左壁１２ｃおよび右壁１２ｄの後端から前端に向かって長手方向に延びるとともに、前端は閉じられている。左壁１２ｃの凹部３２は、左壁１２ｃから右方に凸の状態で湾曲しているとともに、右壁１２ｄの凹部３２は、右壁１２ｄから左方に凸の状態で湾曲している。凹部３２は、第二凹部の一例であり、湾曲部や、溝部、レール等とも称される。

凹部３１と凹部３２との間には、複数の摺動部材３３が収容されている。摺動部材３３は、例えば、ボールであり、転動体等とも称される。摺動部材３３は、スペーサ等を介して互いに長手方向に間隔をあけて配置されている。摺動部材３３および凹部３１，３２は、テレスコピック機構３０の一部を構成している。すなわち、凹部３２が摺動部材３３に対して凹部３１に沿って移動することにより、可動ハウジング１２およびステアリングシャフト１３がメインハウジング１１に対して長手方向に動き、電動ステアリングコラム１０が伸縮する。

また、可動ハウジング１２には、長手方向に延びた中空部１２ｇが設けられている。ステアリングシャフト１３（図１参照）は、可動ハウジング１２の中空部１２ｇ内を長手方向に貫通している。ステアリングシャフト１３は、ステアリングホイール（不図示）の操作に応じて、回転中心Ｃ０回りに回転することができる。回転中心Ｃ０は、中心軸の一例である。

次に、電動ステアリングコラム１０の製造方法について説明する。図５は、電動ステアリングコラム１０の製造方法を説明する断面図であり、図６は、図５の摺動部材３３の拡大図である。図７は、電動ステアリングコラム１０の製造方法を説明する断面図であって、図５よりも後の状態を示した図であり、図８は、図７の摺動部材３３の拡大図である。

まず、図５に示されるように、左壁１１ｃおよび右壁１１ｄの凹部３１と、左壁１２ｃおよび右壁１２ｄの凹部３２と、が互いに面するように位置合わせし、凹部３１と凹部３２との間に摺動部材３３を収容する（Ｓ１）。Ｓ１は、第一工程の一例である。

Ｓ１には、例えば、第一ハウジング部材１１Ａを可動ハウジング１２の上方から被せる工程や、第一ハウジング部材１１Ａを可動ハウジング１２の前方あるいは後方にスライドさせる工程、凹部３１，３２の開方端である後方から摺動部材３３を挿入する工程等が含まれる。

なお、Ｓ１の状態では、例えば、左壁１１ｃおよび右壁１１ｄの下端は、左壁１１ｃおよび右壁１１ｄの上端よりも幅方向の外側に開いている。また、図６に示されるように、凹部３１の高さ方向の両端部３１ａは、摺動部材３３との間に僅かな隙間が設けられている。凹部３１，３２のＹＺ断面は、略円弧状である。

そして、図７に示されるように、治具６０によって左壁１１ｃおよび右壁１１ｄに凹部３１を挟んだ高さ方向の両側から幅方向の中央部側に向けて余圧を付与した状態で第一ハウジング部材１１Ａと第二ハウジング部材１１Ｂとをレーザー溶接等によって固定する（Ｓ２）。Ｓ２は、第二工程の一例である。

Ｓ２の状態では、例えば、左壁１１ｃおよび右壁１１ｄの下端は、左壁１１ｃおよび右壁１１ｄの上端と高さ方向に略一直線上に並んでいる。また、図８に示されるように、凹部３１の高さ方向の両端部３１ａは、摺動部材３３と接触している。なお、摺動部材３３は、左壁１１ｃ，１２ｃおよび右壁１１ｄ，１２ｄよりも硬い材料によって構成されている。凹部３１，３２は、治具６０によって略ひし形状に弾性変形し、凹部３１の両端部３１ａと凹部３２の高さ方向の両端部３２ａとの四点で摺動部材３３と当接している。

なお、第一ハウジング部材１１Ａおよび第二ハウジング部材１１Ｂの固定方法は、この例には限定されず、例えば、ボルト等の結合具や、レーザー溶接以外の溶接等によって固定されてもよい。左壁１１ｃおよび右壁１１ｄに余圧が付与されているか否かは、例えば、第二ハウジング部材１１Ｂを切断した場合に、左壁１１ｃおよび右壁１１ｄの下端が幅方向の外側に開くかどうかを確認すること等によって判定することができる。

以上のように、本実施形態では、例えば、メインハウジング１１は、左壁１１ｃおよび右壁１１ｄ（第一周壁）と、上壁１１ａ（第三周壁）と、を有した第一ハウジング部材１１Ａと、下壁１１ｂ（第四周壁）を有し、左壁１１ｃおよび右壁１１ｄに凹部３１（第一凹部）を挟んだ高さ方向（第二方向）の両側から幅方向（第一方向）の中央部側に向けて余圧を付与した状態で第一ハウジング部材１１Ａと固定された第二ハウジング部材１１Ｂと、を有している。

このような構成によれば、例えば、凹部３１の高さ方向の両端部３１ａと摺動部材３３との密着性がより高まりやすくなるとともに、凹部３２の高さ方向の両端部３２ａと摺動部材３３との密着性がより高まりやすくなる。よって、例えば、メインハウジング１１と可動ハウジング１２との間の高さ方向（第二方向）および幅方向（第一方向）のガタをより効果的に抑制することができる。

なお、本実施形態では、例えば、凹部３１，３２が左壁１１ｃ，１２ｃおよび右壁１１ｄ，１２ｄに設けられた場合が例示されたが、この例には限定されず、例えば、上壁１１ａ，１２ａおよび下壁１１ｂ，１２ｂに設けられてもよい。

また、摺動部材３３の形状は、この例には限定されず、例えば、図９に示される変形例のように、ニードル状に構成されてもよい。このような構成の変形例によっても、上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態および変形例が例示されたが、上記実施形態および変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、形式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

１０…電動ステアリングコラム、１１…メインハウジング、１１Ａ…第一ハウジング部材、１１Ｂ…第二ハウジング部材、１１ａ…上壁（第三壁）、１１ｂ…下壁（第四壁）、１１ｃ…左壁（第一壁）、１１ｄ…右壁（第一壁）、１２…可動ハウジング、１２ｃ…左壁（第二壁）、１２ｄ…右壁（第二壁）、１３…ステアリングシャフト、３１…凹部（第一凹部）、３２…凹部（第二凹部）、３３…摺動部材、Ｘ…長手方向、Ｙ…幅方向（第一方向）、Ｚ…高さ方向（第二方向）。

Claims

ステアリングシャフトの長手方向と交差した第一方向の両側に位置された一対の第一周壁と、前記第一周壁のそれぞれに設けられ当該第一周壁の内面から外面側に凹むとともに前記長手方向に延びた第一凹部と、を有し、車体に支持されたメインハウジングと、
前記第一周壁と面した一対の第二周壁と、前記第二周壁のそれぞれに設けられ当該第二周壁の外面から内面側に凹むとともに前記長手方向に延びかつ前記第一凹部と面した第二凹部と、を有し、前記メインハウジング内に前記長手方向に沿って移動可能に収容された可動ハウジングと、
前記第一凹部と前記第二凹部との間に収容された摺動部材と、
を備え、
前記メインハウジングは、
前記第一周壁と、前記第一周壁の前記長手方向および前記第一方向と交差した第二方向の一端部の間に亘った第三周壁と、を有した第一ハウジング部材と、
前記第一周壁の前記第二方向の他端部の間に亘る第四周壁を有し、前記第一周壁に前記第一凹部を挟んだ前記第二方向の両側から前記第一方向の中央部側に向けて余圧を付与した状態で前記第一ハウジング部材と固定された第二ハウジング部材と、
を有した、電動ステアリングコラム。
メインハウジングの一対の第一周壁に設けられ当該第一周壁の内面から外面側に凹むとともにステアリングシャフトの長手方向に延びた第一凹部と、前記第一周壁と前記長手方向と交差した第一方向に隣接した可動ハウジングの一対の第二周壁に設けられ当該第二周壁の外面から内面側に凹むとともに前記長手方向に延びた第二凹部と、が互いに面するように位置合わせし、前記第一凹部と前記第二凹部との間に摺動部材を収容する工程と、
前記メインハウジングの一部を構成し前記第一周壁および当該第一周壁の前記長手方向および前記第一方向と交差した第二方向の一端部の間に亘った第三周壁を有した第一ハウジング部材と、前記メインハウジングの一部を構成し前記第一周壁の前記第二方向の他端部の間に亘る第四周壁を有した第二ハウジング部材とを、前記第一周壁に前記第一凹部を挟んだ前記第二方向の両側から前記第一方向の中央部側に向けて余圧を付与した状態で固定する工程と、
を有した、電動ステアリングコラムの製造方法。