JPH11291919A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動モータ等と他の装置との干渉防止やステ
アリングホイールの操作性向上等を図った電動パワース
テアリング装置を提供する。 【解決手段】 ハウジング側カプラ４１とコラム側カプ
ラ５１とは、２本のリベット６１により連結されてい
る。コラム側カプラ５１は、リベット６１の軸心をチル
トピボットＴＰとして、ハウジング側カプラ４１に対し
て上下にチルトする。チルトピボットＴＰが、ステアリ
ングホイールと電動モータ１２との間で、かつ電動モー
タ１２の近傍に設けられているため、ステアリングホイ
ールの位置調整時に電動モータ１２やモータハウジング
１１が移動せず、装置密度の比較的高いダッシュボード
周辺に電動モータ等の揺動空間を確保する必要が無くな
る。また、チルトピボットＴＰとステアリングホイール
との間の距離が比較的大きくとれるため、上下位置調整
時におけるステアリングホイール８の傾斜変化を許容可
能な範囲に収めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動パワーステア
リング装置に関し、詳しくは、電動モータやギヤボック
ス等と他の装置との干渉防止やステアリングホイールの
操作性向上等を図る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の操舵系では、外部動力源を用
いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリ
ング装置が広く採用されている。従来、パワーステアリ
ング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプ
が一般に用いられており、この油圧ポンプをエンジンに
より駆動するものが多かった。ところが、この種のパワ
ーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動すること
によるエンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時におい
て、数馬力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等
への採用が難く、比較的大排気量の自動車でも走行燃費
が無視できないほど低下することが避けられなかった。
そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モー
タを動力源とする電動パワーステアリング装置が近年注
目されている。電動パワーステアリング装置では、電動
モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエ
ンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時
にのみに起動されるために走行燃費の低下（オルタネー
タに係るエンジンの駆動損失）も抑えられる他、電子制
御が極めて容易に行える等の特長を有している。

【０００３】一方、自動車のステアリング装置は、不特
定多数の運転者により使用（操舵）されるため、個人の
体格や運転姿勢等に対応してステアリングホイールの位
置を調整できることが望ましい。このような要望に答え
るべく、乗用車に限らず貨物車等においても、チルト機
構を採用するものが多くなっている。チルト機構は、ス
テアリングホイールの位置を上下方向に調整するための
機構であり、ステアリングコラムを揺動自在に支持する
チルトピボットと、所望の位置（揺動角度）でステアリ
ングコラムを固定するチルトレバー部等からなってい
る。尚、チルト機構には、ステアリングコラムとインタ
ミネートジョイントとの連結部近傍にチルトピボットを
配置したもの（腰振りチルト方式）や、ステアリングホ
イールとステアリングコラムとの間に配置したもの（首
振りチルト方式）が公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電動パワーステアリン
グ装置にチルト機構を組み込むにあたり、腰振りチルト
方式あるいは首振りチルト方式を採用した場合、それぞ
れ以下に述べるような問題があった。例えば、ステアリ
ングコラムに取り付けられる電動モータやそのギヤボッ
クス等は比較的大きくかつ縦横方向に突出するが、腰振
りチルト方式では、これがステアリングコラムと一体に
揺動することになる。これにより、装置密度の比較的高
いダッシュボード周辺に電動モータ等の揺動空間を確保
する必要が生じ、他の装置（アクセルペダルやブレーキ
ペダル等）の設計自由度が減少すると共に、電動モータ
や他の電気部品に結線される電気配線の固定等にも細心
の注意を払う必要が生じる。また、首振りチルト方式で
は、電動モータ等の移動に係る問題はないが、位置調整
の際にステアリングホイールの傾斜が大きく変化するた
め、運転者の体格によっては操舵性が悪くなる不具合が
あった。本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、電
動モータ等と他の装置との干渉防止やステアリングホイ
ールの操作性向上等を図った電動パワーステアリング装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するべく、上端部にステアリングホイールが装着さ
れるステアリングシャフトと、このステアリングシャフ
トを回動自在に支持するステアリングコラムと、このス
テアリングコラムに取り付けられ、前記ステアリングホ
イールの操舵力補助に供される電動モータと、前記ステ
アリングシャフトおよび前記ステアリングコラムを上方
部分と下方部分とに分割すると共に、当該上方部分の揺
動支点となるチルトピボットとを有する電動パワーステ
アリング装置において、前記チルトピボットが、前記ス
テアリングホイールと前記電動モータとの間で、かつ当
該電動モータの近傍に設けられたものを提案する。

【０００６】本発明によれば、チルトピボットが電動モ
ータの直上に存在するため、ステアリングホイールの位
置調整時においても、電動モータと周辺装置との相対移
動が生じない一方、ステアリングホイールとチルトピボ
ットとの距離が大きくなるため、ステアリングホイール
の傾斜が変化しにくくなる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、ステアリング装置の車室側
部分を示す側面図であり、同図中の符号１はステアリン
グコラムを示す。ステアリングコラム１は、アジャステ
ィングブラケット２を介して車体側メンバ３に固定され
たアッパステアリングコラム（以下、アッパコラムと略
称する）４と、車体側メンバ３に直に固定されたロアス
テアリングコラム（以下、ロアコラムと略称する）５と
から構成されている。尚、本実施形態のステアリング装
置には衝撃吸収機構が組み込まれており、二次衝突時等
に図示しないカプセルが破断してアッパコラム４が脱落
するが、煩雑になるためその詳細は省略する。

【０００８】アッパコラム４にはアッパステアリングシ
ャフト６が回動自在に支持され、ロアコラム５にはセン
サアウトプットシャフト７が回動自在に支持されてい
る。また、アッパステアリングシャフト６の上端にはス
テアリングホイール８が装着される一方、センサアウト
プットシャフト７の下端にはユニバーサルジョイント９
を介してロアステアリングシャフト１０が連結されてい
る。図１中の符号１１は電動モータ１２や後述するトル
クセンサ等を保持・収納するモータハウジング、１３は
アジャスティングブラケット２に取り付けられたチルト
レバー、１４はアッパコラム４の下部を覆うエネルギー
吸収用の鋼製ベローズをそれぞれ示す。また、１５はア
ッパコラム４を覆うコラムカバー、１６は車室とエンジ
ンルームとを区画するダッシュボードをそれぞれ示す。

【０００９】図２（図１中のＡ部拡大断面図）および図
３（図２中のＢ−Ｂ断面図）に示したように、アッパス
テアリングシャフト６は、ジョイントピン２１を介し
て、合成樹脂製のボールハブ２２と揺動自在に連結して
いる。また、ボールハブ２２は、ジョイントピンに対し
て９０゜位相がずれた位置に嵌入された一対のショート
ピン２３を介して、トルクセンサ２４のセンサインプッ
トシャフト２５に揺動自在に連結している。これによ
り、アッパステアリングシャフト６は、センサインプッ
トシャフト２５に対してジョイントピン２１とショート
ピン２３との交点を揺動ポイントＳＰとして揺動するこ
とになり、所定範囲内のジョイント角をもった状態でも
センサインプットシャフト２５に対して回転力を伝達す
ることができる。

【００１０】トルクセンサ２４は、上述したセンサイン
プットシャフト２５の他に、センサインプットシャフト
２５とセンサアウトプットシャフト７との相対回転に伴
って前後方向（図２中左右方向）に移動するスライダ２
６、スライダ２６を後方に付勢するコイルスプリング２
７、センサアウトプットシャフト７とスライダ２６との
間に介装されたガイドボール２８、スライダ２６の移動
を検出する図示しない位置センサ等から構成されてい
る。また、センサインプットシャフト２５は、トーショ
ンバー２９を介して、センサアウトプットシャフト７と
相対回転可能に連結されている。したがって、運転者が
アッパステアリングシャフト６を操舵すると、トーショ
ンバー２９が捻れてセンサインプットシャフト２５とセ
ンサアウトプットシャフト７とが相対回転し、スライダ
２６の移動量に基づいて操舵トルクが検出される。

【００１１】センサアウトプットシャフト７には、トル
クセンサ２４の近傍にウォームホイール３１が外嵌・固
着されている。ウォームホイール３１は、電動モータ１
２の図示しない回転軸に接続されたウォームギヤ３２と
噛み合っており、電動モータ１２の回転が減速されてセ
ンサアウトプットシャフト７に伝達される。図２中、３
３はセンサアウトプットシャフト７をロアコラム５に回
動自在に支持させるボールベアリングである。

【００１２】アッパステアリングシャフト６は、センサ
アウトプットシャフト７側のインナシャフト３５と、ス
テアリングホイール８側のアウタシャフト３６とからな
っている。これにより、自動車の衝突時に運転者がステ
アリングホイール８に二次衝突した際、アッパステアリ
ングシャフト６は、所定値以上の軸方向加重が作用する
と、インナシャフト３５がアウタシャフト３６内に進入
することによりコラプス（短縮）して衝突エネルギーを
吸収する。同様に、アッパコラム４も、センサアウトプ
ットシャフト７側のインナチューブ３７と、ステアリン
グホイール８側のアウタチューブ３８とからなってお
り、アッパステアリングシャフト６と同時にコラプスす
る。尚、前述した鋼製ベローズ１４は、その先端がイン
ナチューブ３７に固定され、後端がアウタチューブ３８
に固定されている。

【００１３】図４（図１中のＡ部拡大図）および図５
（図４中のＣ矢視図）に示したように、モータハウジン
グ１１の後部には鋼板プレス成形品で逆Ｌ字形状のハウ
ジング側カプラ４１がボルト締めされている。図６に示
したように、ハウジング側カプラ４１には、モータハウ
ジング１１の後端面に当接する部位にトルクセンサ２４
のセンサインプットシャフト２５が遊嵌する貫通穴４２
が形成されると共に、後面の左右端から一対のブラケッ
ト４３が後方に向けて延設されている。これらブラケッ
ト４３には、側方視で前述したアッパステアリングシャ
フト６の揺動ポイントＳＰに対応する位置に、それぞれ
ピン孔４４が穿設されている。

【００１４】また、アッパコラム４のインナチューブ３
７には、その先端に鋼板プレス成形品で円板状のコラム
側カプラ５１が溶接により固着・一体化されている。コ
ラム側カプラ５１には、その左右端から一対のアーム５
２が平行するかたちで前方に向けて延設されると共に、
これらアーム５２にはハウジング側カプラ４１のブラケ
ット４３に設けられたピン孔４４と同径のピン孔５３が
それぞれ穿設されている。尚、コラム側カプラ５１のア
ーム５２は、ハウジング側カプラ４１のブラケット４３
の内側に嵌まり込むべく、その左右幅が小さく設定され
ている。

【００１５】本実施形態の場合、ハウジング側カプラ４
１とコラム側カプラ５１とは、ピン孔４４，５３を貫通
する左右２本のリベット６１により連結されている。リ
ベット６１は、ハウジング側カプラ４１のピン孔４４か
ら挿入され、コラム側カプラ５１のピン孔５３を貫通し
た後、加締められている。尚、この際の加締めは、ハウ
ジング側カプラ４１とコラム側カプラ５１とが容易に相
対回動できるように、両カプラ４１，５１のブラケット
４３，アーム５２間に若干の間隙を残すようになされて
いる。これにより、コラム側カプラ５１は、リベット６
１の軸心をチルトピボットＴＰとして、ハウジング側カ
プラ４１に対して上下にチルト（揺動）可能となる。

【００１６】一方、アッパコラム４のアウタチューブ３
８には、図７（図４中のＤ−Ｄ断面図）に示したよう
に、アジャスティングブラケット２の内側面に摺接する
かたちで、断面コ字形状のステー７１が溶接により一体
化されている。ステー７１の下部には貫通孔７２が穿設
され、アジャスティングブラケット２とその左側面に固
着された固定側ストッパプレート７３とにはそれぞれ円
弧孔７４，７５が穿設されている。これら貫通孔７２と
円弧孔７４，７５とには、チルト調整機構を構成するチ
ルトボルト７６が右側から貫通している。

【００１７】チルトボルト７６は、チルトレバー１３の
基部に一体化されたナット７７と螺合しており、チルト
レバー１３が反時計方向に回動されると、スペーサ７８
および移動側ストッパプレート７９とを介して、アジャ
スティングブラケット２を左右から締め付ける。両スト
ッパプレート７３，７９には、相対向する面にそれぞれ
滑り止めのセレーションが形成されており、チルトボル
ト７６によってアジャスティングブラケット２が締め付
けられた状態では、アジャスティングブラケット２とア
ッパコラム４との相対動が阻止される。図４中の符号８
１はチルトレバー１３を上限位置で係止するストッパ、
８２はアッパコラム４を上方に牽引するアシストスプリ
ングをそれぞれ示す。

【００１８】以下、本実施形態の作用を述べる。運転者
がステアリングホイール８を回転させると、アッパステ
アリングシャフト６およびセンサアウトプットシャフト
７，ロアステアリングシャフト１０を介して、その回転
力が図示しないステアリングギヤに伝達される。ステア
リングギヤ内には、回転入力を直線運動に変換するラッ
クアンドピニオン機構等が内蔵されており、タイロッド
を介して車輪の舵角が変動して操舵が行われる。この
際、モータハウジング２１内のトルクセンサ２４の検出
信号や車速等に基づき電動モータ１２が正逆いずれかの
方向に所定の回転トルクをもって回転し、その回転が減
速ギヤを介してセンサアウトプットシャフト７に伝達さ
れ、これにより操舵アシストが実現される。

【００１９】一方、運転者の交代等によりステアリング
ホイール８の上下位置を調整する必要が生じた場合、運
転者は先ず、チルトレバー１３を時計方向（下方）に回
動させる。すると、チルトボルト７６による締め付けが
解除され、両ストッパプレート７３，７９のセレーショ
ンの係合が外れることにより、アッパコラム４がチルト
ピボットＴＰを中心として上下に揺動する。運転者は、
ステアリングホイール８を上下させて所望の位置に調整
すると、チルトレバー１３を反時計方向に回動させる。
すると、チルトボルト７６が再び締め付けられ、両スト
ッパプレート７３，７９のセレーションが係合すること
により、アッパコラム４がアジャスティングブラケット
２に固定される。この際、アッパコラム４がアシストス
プリング８２により上方に牽引されいるため、非力な運
転者であっても、ステアリングホイール８の上下が容易
に行える。また、チルトピボットＴＰがアッパステアリ
ングシャフト６とセンサインプットシャフト２５との揺
動ポイントＳＰを含んでいるため、ステアリングホイー
ル８の上下位置調整を行った場合にも、各ステアリング
シャフト６，７の回動を阻害することがない。

【００２０】さて、本実施形態では、チルトピボットＴ
Ｐが、ステアリングホイール８と電動モータ１２との間
で、かつ電動モータ１２の近傍（モータハウジング１１
の直後）に設けられており、これにより以下のような効
果を得られた。すなわち、ステアリングホイール８の位
置調整時に電動モータ１２やモータハウジング１１が移
動しないため、装置密度の比較的高いダッシュボード周
辺に電動モータ等の揺動空間を確保する必要が無くな
り、アクセルペダルやブレーキペダル等の設計自由度が
向上すると共に、電動モータ１２やトルクセンサ２４等
への電気配線も容易になった。また、チルトピボットＴ
Ｐとステアリングホイール８との間の距離が比較的大き
くとれるため、ステアリングホイール８の上下移動量を
十分に確保しながら、上下位置調整時におけるステアリ
ングホイール８の傾斜変化を許容可能な範囲（本実施形
態では、中立位置から±４゜程度）に収めることができ
た。

【００２１】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記各実施形態では、鋼板プレス成形品のコラ
ム側カプラを用いたが、図８に示したように、アルミ合
金や鋳鉄を素材とする円筒形状のコラム側カプラ９１を
用い、これをアッパコラム４のインナチューブ３７に外
嵌・固着させるようにしてもよいし、インナチューブと
コラム側カプラとをプレス成形あるいは鋳造によって一
体に形成するようにしてもよい、更に、電動アシスト機
構やチルト機構の具体的構成やステアリングシャフトや
ステアリングコラム等の具体的形状等についても、本発
明の主旨を逸脱しない範囲であれば、適宜変更可能であ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る電動パ
ワーステアリング装置によれば、上端部にステアリング
ホイールが装着されるステアリングシャフトと、このス
テアリングシャフトを回動自在に支持するステアリング
コラムと、このステアリングコラムに取り付けられ、前
記ステアリングホイールの操舵力補助に供される電動モ
ータと、前記ステアリングシャフトおよび前記ステアリ
ングコラムを上方部分と下方部分とに分割すると共に、
当該上方部分の揺動支点となるチルトピボットとを有す
る電動パワーステアリング装置において、前記チルトピ
ボットが、前記ステアリングホイールと前記電動モータ
との間で、かつ当該電動モータの近傍に設けられたもの
としたため、ステアリングホイールの位置調整時に電動
モータ等が移動しなくなり、アクセルペダルやブレーキ
ペダル等の設計自由度が向上すると共に、ステアリング
ホイールの上下移動量を十分に確保しながら、上下位置
調整時におけるステアリングホイールの傾斜変化を少な
くすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るステアリング装置の車室側におけ
る構造を示す説明図である。

【図２】図１中のＡ部拡大断面図である。

【図３】図２中のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】図１中のＡ部拡大図である。

【図５】図４中のＣ矢視図である。

【図６】ハウジング側カプラやコラム側カプラ等の分解
斜視図である。

【図７】図４中のＤ−Ｄ断面図である。

【図８】構成を一部変形した実施形態を示す分解斜視図
である。

【符号の説明】

１‥‥ステアリングコラム ２‥‥アジャスティングブラケット ４‥‥アッパコラム ５‥‥ロアコラム ６‥‥アッパステアリングシャフト ７‥‥センサアウトプットシャフト ８‥‥ステアリングホイール １１‥‥モータハウジング １２‥‥電動モータ １３‥‥チルトレバー ３５‥‥インナシャフト ３７‥‥インナコラム ４１‥‥ハウジング側カプラ ４３‥‥ブラケット ５１‥‥コラム側カプラ ５２‥‥アーム ６１‥‥リベット ＳＰ‥‥揺動ポイント ＴＰ‥‥チルトピボット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端部にステアリングホイールが装着さ
   れるステアリングシャフトと、 このステアリングシャフトを回動自在に支持するステア
   リングコラムと、 このステアリングコラムに取り付けられ、前記ステアリ
   ングホイールの操舵力補助に供される電動モータと、 前記ステアリングシャフトおよび前記ステアリングコラ
   ムを上方部分と下方部分とに分割すると共に、当該上方
   部分の揺動支点となるチルトピボットとを有する電動パ
   ワーステアリング装置において、 前記チルトピボットが、前記ステアリングホイールと前
   記電動モータとの間で、かつ当該電動モータの近傍に設
   けられたことを特徴とする電動パワーステアリング装
   置。