JPWO2004005108A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
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には採用が難しく、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(以下、EPSと記す)が近年注目されている。EPS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。尚、EPSは、電動モータの装着部位によってコラムアシスト型やラックアシスト型等に分類されるが、現在は製造コストや設置スペース等に優れたコラムアシスト型が主流となっている。尚、コラムアシスト型電動パワーステアリング装置においては、特開2000−85596号公報に記載されたように、車両衝突時における乗員のステアリングホイールへの二次衝突を緩和するべく、所定の衝撃荷重によってステアリングシャフトがコラプスするものが一般的である。
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、チルト調整機構やテレスコピック調整機構を採用するものが多くなっている。チルト調整機構は、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等からなっている。また、テレスコピック調整機構は、ステアリングホイールの位置を前後方向(ステアリングシャフトの軸方向)に調整するための機構であり、ステアリングシャフトの伸縮に供される二重管式等の伸縮部と、所望の位置(伸縮量)でステアリングシャフトを固定するテレスコレバー等からなっている。
コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置にチルト調整機構とテレスコピック調整機構とを採用した例としては、特開平11−301492号公報や特開2000−211533号公報に記載されたもの等がある。ところが、これらの電動パワーステアリング装置では、チルトピボットがステアリングコラムの下端に配置されていることに起因し、テレスコピック調整操作やチルト調整操作がスムーズに行えない問題があった。
例えば、図5に示したように、ステアリングコラム1には電動モータや減速ギヤ等からなる比較的重量の大きい電動アシスト機構17が付設されるが、チルト・テレスコピック調整時にはその重量がチルトピボット31とステアリングホイールとの間に印可されることになるため、テレスコピック機構を構成するアッパコラム13とロアコラム相当部材15との嵌合摺動部71に大きな曲げ応力が作用する。その結果、電動アシスト機構17が存在するために嵌合摺動部71の長さLを長くできないことも相俟って、アッパコラム13とロアコラム相当部材15との間にこじりが発生し、テレスコピック調整操作がスムーズに行えなくなる虞があった。このことは、特に片手でレバーを解除し、片手でステアリングホイールを掴んでの片手テレスコ操作故、顕著である。
この問題を改善するべく嵌合摺動部71の長さLを大きくした場合、テレスコピックストロークSと伴にステアリングアッパシャフト9のコラプスストロークも小さくなり、テレスコピック調整自由度が減少すると同時に乗員の二次衝突安全性が阻害される問題があった。また、チルト操作時には、電動アシスト機構17を含めたステアリングコラム1の全重量がチルトピボット31を支点として作用するため、チルトアシストスプリング65にばね力の大きいものを用いても、やはり円滑なチルト操作が行えなくなる虞があった。
上記課題を解決するべく、本発明では、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し、チルトピボットを支点としてチルト動し、更に前記ステアリングシャフトと共に軸方向にテレスコピック動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ユニットと、前記ステアリングコラムを所定の角度位置に固定すると共に、前記ステアリングコラムを所定の軸方向位置に固定するチルト・テレスコピック調整手段とを備えた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電動モータユニットと前記チルト・テレスコピック調整手段との間に配置されたものを提供する。
本発明では、テレスコピックの嵌合摺動部に作用する曲げ力が小さくなると共に、チルトピボットの上方でステアリングコラムに作用する荷重が減少する。
図2は、本発明の第1実施形態に係るステアリングコラムの側面図である。
図3は、図2中のA−A断面図である。
図4は、図2中のB−B断面図である。
図5は、従来のステアリングコラムの一例を示す側面図である。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電動パワーステアリング装置の車室側部分を示す側面図であり、図2はそのステアリングコラムの側面図である。これらの図に示したように、ステアリングコラム1は、アッパブラケット3とロアブラケット5それぞれの水平部3aと5aとを介して、車体構造部材たるクロスメンバ7に支持されている。ステアリングコラム1は主に、テレスコピック調整機能とエネルギー吸収のためのコラプス機能とを備えたステアリングシャフトのアッパシャフト9を軸受11を介して回動自在に保持するアッパコラム13と、アッパコラム13を摺動自在に内嵌するアウタージャケット15と、アウタージャケット15の下端に一体化された電動アシスト機構17とから成る。
電動アシスト機構17は、電動モータユニット21と電動モータユニット21からの回転駆動をステアリングシャフト前端のアウトプットシャフト25に伝達する減速ギヤ列を収容した減速ギヤハウジング23,ステアリングホイール41に加えられる操舵トルク用のトルクセンサ(図示せず)等から構成されている。本実施形態の場合、アウタージャケット15と減速ギヤハウジング23とはアルミ合金を素材とする一体成形品である。アウタージャケット15とギヤハウジング23とは別体で形成し、圧入嵌合等により一体にしても良い。減速ギヤハウジング23の後方上面には電動モータユニット21の下端部が固定されている。電動モータユニット21および減速ギヤハウジング23よりも後方において、アウタージャケット15の上部にはピボットブラケット33が一体に形成されている。ピボットブラケット33はロアブラケット5に対応しており、ロアブラケット5の鉛直部5bに形成された貫通孔5bにブシュ100を介してピボットピン31aおよびナット31bにより連結されている。図1中、35はステアリングインタミシャフトであり、ユニバーサルジョイント37を介してアウトプットシャフト25の先端に連結されている。インタミシャフト35は伸縮自在であり、車体下部に設けられた舵取機構のラックピニオン機構に接続されている。
ステアリングアッパシャフト9の後端にはステアリングホイール41が取り付けられており、運転者がステアリングホイール41を回動させると、その回転力が電動アシスト機構17により増大された後、アウトプットシャフト25を介してステアリングインタミシャフト35に伝達され、更に図示しないロア側ユニバーサルジョイントを介して前述のラックピニオン機構に伝達される。
図3(図2中のA−A断面図)に示したように、アウタージャケット15の後端下部には、アッパブラケット3の鉛直垂下部3b内壁面に当接する左右一対のボス43,45が一体に突設されると共に、中央に軸方向に延びるスリット47が形成されている。また、両ボス43,45には同軸の貫通孔48,49が穿設されており、これら貫通孔48,49にチルト・テレスコピック調整機構51の構成要素たるアジャストボルト53が嵌挿されている。アウタージャケット15の上方にはガイドボルト55が半径方向内向きに設けてあり、その先端がインナーコラム13の上部対応箇所に軸方向に延びて形成された溝13aに係合していて、テレスコピック作動時においてアッパコラム13の案内を行うと共にテレスコ調節の際のストッパとなっている。
チルト・テレスコピック調整機構51は、上述したアジャストボルト53の他、アジャストボルト53に螺合するアジャストナット57,ボルト59によりアジャストナット57に締結された操作レバー61からなっている。本実施形態の場合、アジャストナット57の円錐状頭部と操作レバー61の円錐状凹部とはテーパ嵌合しており、操作レバー61を反時計回りに回動させるとアジャストナット57とアジャストボルト53とによりアッパブラケット3が締め付けられ、操作レバー61を時計回りに回動させるとその締め付けが解除される。図中、符号63はアッパブラケット3に形成された長孔であり、チルト作動時にアジャストボルト53がこの長孔63内を移動する。また、図中65で示した部材はアッパブラケット3とアウタージャケット15との間に掛け渡されたチルトアシストスプリングであり、その弾性力により操作レバー61の操作によりアッパブラケット3が、締め付けから釈放された時に、ステアリングコラムが急激に落下するのを防止している。
以下、本実施形態の作用を述べる。
運転者の交代等によってステアリングホイール41の位置が不適切となった場合、第1実施形態の電動パワーステアリング装置では、運転者が先ず操作レバー61を時計回りに回動させて、アジャストボルト53に対してアジャストナット57を緩める。すると、アッパブラケット3やアウタージャケット15のボス43,45に作用していたアジャストボルト53の軸力が消滅し、ステアリングコラム1がピボットピン31を支点に所定量揺動可能になると同時に、アッパコラム13がアウタージャケット15に対して所定量摺動可能になる。これにより、運転者は、ステアリングコラム1をチルトあるいはテレスコ動させ、ステアリングホイール41を所望の位置に調整することができる。
ステアリングホイール41の位置調整を終えると、運転者は、操作レバー61を反時計回りに回動させて、アジャストボルト53に対してアジャストナット57を締め付ける。すると、アジャストボルト53に所定の軸力が発生し、アッパブラケット3とボス43,45とが圧接すると同時に、アウタージャケット15が縮径してアッパコラム13を緊締する。これにより、ステアリングコラム1のチルトおよびテレスコピック調整が完了し、ステアリングホイール41が所望の位置で固定される。
本実施形態の場合、チルト調整用のピボットピン31が電動モータユニット21の後方に位置しているため、電動モータユニット21の重心位置はアッパコラム13とアウタージャケット15との嵌合摺動部71には電動アシスト機構17の重量に起因する曲げ応力が作用しない。その結果、アッパコラム13とアウタージャケット15とのこじりが生じ難く、スムーズなテレスコピック動が実現された。また、同様の理由で嵌合摺動部71の長さLを比較的短くすることができるため、アッパコラム13のテレスコピックストロークSやステアリングアッパシャフト9のコラプスストロークを十分に確保でき、ステアリングホイール41の位置調整自由度や乗員の二次衝突安全性が向上した。
一方、本実施形態では、ピボットピン31の前方に電動モータユニット21が位置し、ピボットピン31の後方にチルト・テレスコピック調整手段が位置することにより、ピボットピン31前後の重量バランスが改善された。これにより、チルトアシストスプリング65にばね力の大きなものを必要としなくなると共に、チルト操作も容易かつスムーズに行えるようになった。
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、上記実施形態では、チルトピボット31はステアリングシャフトの上方に設けてあるが、下方でも良い。また、ステアリングコラムのチルト方向およびテレスコピック方向の固定を単一の操作レバーにより行うようにしたが、個別の操作レバーで調整するようにしてもよい。また、電動アシスト機構を始め、チルト機構やテレスコピック機構の具体的構成等についても、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。
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、テレスコピックの嵌合摺動部に作用する曲げ力が小さくなると共に、チルト調整用ピボットの上方に作用する荷重も減少し、テレスコピック調整操作やチルト調整操作がスムーズに行えるようになる他、アッパコラムとアウタージャケットとの嵌合摺動部の長さを比較的短くすることができるため、アッパコラムのテレスコピックストロークやアッパシャフトのコラプスストロークを十分に確保でき、ステアリングホイールの位置調整自由度や乗員の二次衝突安全性が向上する。
Claims (2)
- 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し、ピボットを支点としてチルト動し、更に前記ステアリングシャフトと共に軸方向にテレスコピック動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アシストモータユニットと、
前記ステアリングコラムを所定の角度位置に固定すると共に、前記ステアリングコラムを所定の軸方向位置に固定するチルト・テレスコピック調整手段と
を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記ピボットが前記電動モータユニットと前記チルト・テレスコピック調整手段との間に配置されたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記チルトピボットが、前記ステアリングシャフトよりも上方にあることを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
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