JP2008280002A - 衝撃吸収ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な衝撃吸収ストロークが確保された衝撃吸収ステアリング装置を提供する。
【解決手段】軸方向Ｘ１に収縮可能なステアリングコラム１２は、第１のブラケット１５によって車体側部材に固定されたロアーチューブ１４と、その下端部の内周にロアーチューブ１４の上端部が嵌合したアッパーチューブ１３とを含む。アッパーチューブ１３は、第１のブラケット１５の一対の脚部１７，１７がそれぞれ一対の軸方向溝１９，１９に嵌まり込んだ状態で、ロアーチューブ１４に保持されている。衝撃吸収のとき、第１のブラケット１５が移動しないので、第１のブラケット１５と電動モータ４とが干渉して、アッパーチューブ１３等の軸方向移動が制限されることはない。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車等の車両に用いられる衝撃吸収ステアリング装置に関するものである。

衝撃吸収ステアリング装置には、互いに嵌合されたアッパーチューブおよびロアーチューブを軸方向に相対移動させて、二次衝突のときに運転者から操舵部材に加えられた衝撃を吸収するものがある（例えば、特許文献１参照）。
下記特許文献１では、アッパーチューブが支持部材によって車体側部材に固定されており、車両の衝突のときに、支持部材によるアッパーチューブと車体側部材との固定が解除されて、支持部材がアッパーチューブと同行移動するようになっている。

車両の衝突のときに、アッパーチューブと車体側部材との固定を解除できる支持部材としては、破断可能なピンを含むものなどがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−３６０８０号公報 特開２００５−１４８３２号公報（図７、８）

しかしながら、上記特許文献１記載の衝撃吸収ステアリング装置では、支持部材がアッパーチューブと同行移動するので、支持部材が、アッパーチューブの軸方向下方に配置された部材（例えば、電動モータやハウジング等）に干渉して、アッパーチューブの軸方向移動量（衝撃吸収ストローク）が制限される場合がある。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、十分な衝撃吸収ストロークが確保された衝撃吸収ステアリング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、操舵部材（２）に連結された操舵軸（５）を回転可能に支持するステアリングコラム（１２）と、車体側部材（１００）に取り付けられステアリングコラムを支持する支持部材（１５）と、を備え、ステアリングコラムは、軸方向（Ｘ１）に相対移動可能に嵌合されたアッパーチューブ（１３）およびロアーチューブ（１４）を含み、上記支持部材は、アッパーチューブとしてのアウターチューブに形成された軸方向溝（１９）を通して、ロアーチューブとしてのインナーチューブに固定された脚部（１７）を含み、衝撃吸収のときに、脚部および軸方向溝が相対移動するようにしてあることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置（１，１ｂ）である。

また、上記目的を達成するための本発明は、操舵部材に連結された操舵軸を回転可能に支持するステアリングコラム（１２）と、車体側部材（１００）に取り付けられステアリングコラムを支持する支持部材（１５）と、を備え、ステアリングコラムは、軸方向に相対移動可能に嵌合されたアッパーチューブ（１１３）およびロアーチューブ（１１４）を含み、上記支持部材は、ロアーチューブとしてのアウターチューブに固定され且つアウターチューブに形成された挿通孔（２７）を通して、アッパーチューブとしてのインナーチューブに形成された軸方向溝（１９）に係合する脚部（１７）を含み、衝撃吸収のときに、脚部および軸方向溝が相対移動するようにしてあることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置（１ａ）である。

これらの発明によれば、衝撃吸収のときに移動しないようにされているロアーチューブに支持部材が固定されているので、衝撃吸収のときに支持部材が他の部材に干渉して衝撃吸収ストロークが制限されることはない。したがって、十分な衝撃吸収ストロークを確保することができる。
また、支持部材として、車両の衝突のときにロアーチューブと車体側部材との固定を解除できる複雑な構造の支持部材を用いなくてもよいので、部品点数の削減やコストの低減を図ることができる。すなわち、上記破断可能なピンを含む支持部材などのような複雑な構造の支持部材を用いなくてもよい。

さらに、アッパーチューブに形成された軸方向溝と支持部材の脚部とによってアッパーチューブがステアリングコラムの軸方向に案内されるので、ロアーチューブに対してアッパーチューブを確実に軸方向に移動させることができる。
さらにまた、ロアーチューブが、アウターチューブであるかインナーチューブであるかを問わず、十分な衝撃吸収ストロークを確保することができる。

また、上記軸方向溝の溝幅（Ｗ１）は、衝撃吸収のときに脚部が軸方向溝に対して移動する方向に向かうにしたがって漸減されており、脚部および軸方向溝の相対移動に伴って衝撃が吸収されるようにしてある場合がある。この場合、脚部と軸方向溝とが相対移動するときに、軸方向溝の溝幅が脚部によって漸次押し広げられ、脚部と軸方向溝との相対移動による抵抗がアッパーチューブに加わるので、衝撃吸収のときの衝撃を確実に吸収することができる。

また、上記衝撃吸収ステアリング装置は操舵補助用の電動モータ（４）を備え、この電動モータは、操舵軸とは同心に配置された環状のロータ（２１）および環状のステータ（２２）と、これらロータおよびステータを収容し、ロアーチューブの下端（１４ａ）に連結された筒状のモータハウジング（２３）と、を含む場合がある。この場合、支持部材がロアーチューブに固定されているので、衝撃吸収のときに、アッパーチューブの軸方向下方に配置されているモータハウジングに支持部材が干渉することはない。したがって、十分な衝撃吸収ストロークを確保することができる。

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の図解的な外観図である。また、図２は、上記電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す図解的な一部断面図である。また、図３は、図１における矢視IIIから見た電動パワーステアリング装置１の一部の図解的な平面図である。

図１および図２を参照して、衝撃吸収ステアリング装置としての電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２と、操舵部材２の操舵に連動して転舵輪（図示せず）を転舵するステアリング機構３と、操舵補助用の電動モータ４とを備えている。ステアリング機構３としては、例えばラックアンドピニオン機構が用いられている。

操舵部材２とステアリング機構３とは、ステアリングシャフト５および中間軸６等を介して機械的に連結されている。操舵部材２の操舵（回転）は、ステアリングシャフト５および中間軸６等を介してステアリング機構３に伝達される。また、ステアリング機構３に伝達された回転は、図示しないラック軸の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪が転舵される。

ステアリングシャフト５は、直線状に延びている。また、電動モータ４は、ステアリングシャフト５に同軸的に連結されている。以下では、ステアリングシャフト５の軸方向Ｘ１に沿う操舵部材２側を上方といい、ステアリング機構３側を下方という。
ステアリングシャフト５は、入力シャフト７と出力シャフト８とを備えている。入力シャフト７および出力シャフト８は、それぞれ直線状に延びる筒状の部材である。入力シャフト７および出力シャフト８は、同軸配置されている。また、出力シャフト８の上端部は、入力シャフト７の下端部の内周に例えばセレーション嵌合している。入力シャフト７と出力シャフト８とは、互いの中心軸線回りに同行回転可能に、且つ、ステアリングシャフト５の軸方向Ｘ１に相対移動可能に連結されている。

入力シャフト７の上端部には、操舵部材２が同行回転可能に連結されている。また、出力シャフト８の下端部には、中間軸６を介してステアリング機構３が連結されている。具体的には、出力シャフト８の下端部にヨーク９が固定されており、このヨーク９に中間軸６の一端が連結されている。ヨーク９は、中間軸６の一端と連結される例えば断面Ｕ字状の連結部１０と、出力シャフト８の下端部が嵌合する嵌合部１１とを含む。出力シャフト８の下端部は、嵌合部１１に例えばセレーション嵌合している。

なお、図２では、出力シャフト８が単一の部材であるように図示しているが、これに限らず、出力シャフト８は複数のシャフトにより構成されていてもよい。
ステアリングシャフト５は、筒状のステアリングコラム１２の内周を挿通している。ステアリングシャフト５は、ステアリングコラム１２に回転可能に支持されている。ステアリングコラム１２は、互いに嵌合された筒状のアッパーチューブ１３およびロアーチューブ１４を含む。アッパーチューブ１３およびロアーチューブ１４は、それぞれ、直線状に延びている。アッパーチューブ１３およびロアーチューブ１４は、同軸配置されている。

アッパーチューブ１３およびロアーチューブ１４は、ステアリングコラム１２の軸方向（図１および図２では、軸方向Ｘ１と同一方向）に相対移動可能に連結されている。具体的には、ロアーチューブ１４の上端部がアッパーチューブ１３の下端部の内周に嵌合している。すなわち、本実施形態では、ロアーチューブ１４がインナーチューブとなっており、アッパーチューブ１３がアウターチューブとなっている。

アッパーチューブ１３およびロアーチューブ１４の嵌合部において、アッパーチューブ１３の内周面とロアーチューブ１４の外周面とは、例えば摩擦係合している。したがって、アッパーチューブ１３およびロアーチューブ１４を軸方向Ｘ１に相対移動させると、アッパーチューブ１３およびロアーチューブ１４の一方または両方に抵抗が加わるようになっている。

ステアリングコラム１２は、支持部材としての第１のブラケット１５を介して車体側部材１００に固定されている。第１のブラケット１５は、例えば固定ボルトによって車体側部材１００に固定されている。第１のブラケット１５は、車体側部材１００に固定された板状の固定部１６と、この固定部１６に連結された平板状の一対の脚部１７，１７とを含む。一対の脚部１７，１７は、軸方向Ｘ１に沿って延びるとともに、間隔を隔てて平行に向かい合っている。また、各脚部１７，１７の一端は、ロアーチューブ１４の外周面に固定されている。すなわち、ロアーチューブ１４が第１のブラケット１５によって車体側部材１００に固定されており、車体側部材１００に固定されたロアーチューブ１４によってアッパーチューブ１３が保持されている。各脚部１７は、軸方向Ｘ１に直交する方向に所定の厚みを有している。

アッパーチューブ１３は、軸受１８を介して、入力シャフト７を回転可能に支持している。入力シャフト７とアッパーチューブ１３とは、軸受１８を介して軸方向Ｘ１に同行移動可能に連結されている。例えば車両の衝突のときにアッパーチューブ１３に所定値以上の荷重が加わると、入力シャフト７およびアッパーチューブ１３は、操舵部材２と共に軸方向Ｘ１下方に移動する。このとき、アッパーチューブ１３がロアーチューブ１４に対して軸方向Ｘ１下方に移動し、その移動方向と逆方向の抵抗がロアーチューブ１４からアッパーチューブ１３に加わるようになっている。

図１〜図３を参照して、アッパーチューブ１３には、その下端から軸方向Ｘ１上方に向かって延びるスリット状の一対の軸方向溝１９，１９が形成されている。各軸方向溝１９の軸方向長さは、ロアーチューブ１４に対するアッパーチューブ１３の軸方向Ｘ１への最大移動量よりも長くされている。また、図３に示すように、各軸方向溝１９の溝幅Ｗ１は、軸方向Ｘ１上方に向かうにしたがって漸減されている。すなわち、各軸方向溝１９は、軸方向Ｘ１上方に向かうにしたがって先細りとなっている。各軸方向溝１９の軸方向下端部の溝幅Ｗ１は脚部１７の厚みよりも僅かに小さくされている。

アッパーチューブ１３は、一対の脚部１７，１７がそれぞれ一対の軸方向溝１９，１９に嵌まり込んだ状態で、ロアーチューブ１４に連結されている。上述のように各軸方向溝１９の軸方向下端部の溝幅Ｗ１が脚部１７の厚みよりも僅かに小さくされているので、各脚部１７は、アッパーチューブ１３に挟まれるようにして、当該アッパーチューブ１３と係合している。アッパーチューブ１３は、各軸方向溝１９を区画する一対の対向面２０（図３参照）が対応する脚部１７に係合することで、第１のブラケット１５に保持されている。つまり、アッパーチューブ１３は、一対の脚部１７，１７に引っ掛かるように第１のブラケット１５に保持されている。アッパーチューブ１３は、第１のブラケット１５とロアーチューブ１４とによって保持されている。

また、一対の脚部１７，１７がそれぞれ一対の軸方向溝１９，１９に嵌まり込んでいるので、アッパーチューブ１３が確実に軸方向Ｘ１に移動できるようになっている。すなわち、一対の脚部１７，１７と一対の軸方向溝１９，１９とが軸方向Ｘ１に相対移動することにより、アッパーチューブ１３が軸方向Ｘ１に案内されるようになっている。
図２を参照して、電動モータ４は、出力シャフト８を同軸的に取り囲む環状のロータ２１と、このロータ２１を同軸的に取り囲む環状のステータ２２と、ロータ２１およびステータ２２を収容する筒状のモータハウジング２３とを含む。ロータ２１は、出力シャフト８に同行回転可能に連結されている。操舵補助力としての電動モータ４の出力トルクは、出力シャフト８に直接伝達されるようになっている。

また、モータハウジング２３の外径は、アッパーチューブ１３の外径よりも大きくされている。モータハウジング２３は、その上端壁２４がロアーチューブ１４の下端１４ａに固定されている。モータハウジング２３は、ロアーチューブ１４と同軸である。また、モータハウジング２３の下端壁２５には、車体側部材１００に固定された第２のブラケット２６が固定されている。電動モータ４は、この第２のブラケット２６によって車体側部材１００に固定されている。第２のブラケット２６は、例えば固定ボルトによって車体側部材１００およびモータハウジング２３のそれぞれと固定されている。

図４は、車両の衝突前後における電動パワーステアリング装置１の状態を説明するための図である。また、図５は、車両の衝突によって一対の脚部１７，１７と一対の軸方向溝１９，１９とが軸方向Ｘ１に相対移動した状態を示すアッパーチューブ１３の平面図である。
図２、図４および図５を参照して、車両が衝突を起こしていない通常のときは、図４（ａ）に示すように、操舵部材２が軸方向Ｘ１のほぼ定位置に保持されている。この状態から、車両が衝突（１次衝突）して運転者が操舵部材２に衝突（２次衝突）すると、運転者から操舵部材２に衝撃が加えられる。そして、操舵部材２に加えられた衝撃は、入力シャフト７および軸受１８を介してアッパーチューブ１３に伝達される。

アッパーチューブ１３に加えられた衝撃の大きさが、ロアーチューブ１４および第１のブラケット１５によるアッパーチューブ１３の保持力を超えると、アッパーチューブ１３は、操舵部材２および入力シャフト７等と共に軸方向Ｘ１下方に移動する。
このとき、アッパーチューブ１３がロアーチューブ１４に対して軸方向Ｘ１下方に移動して、その移動方向と逆方向の抵抗（衝撃吸収荷重）がロアーチューブ１４からアッパーチューブ１３に加えられる。さらに、アッパーチューブ１３がロアーチューブ１４に対して軸方向Ｘ１下方に移動すると、図５に示すように、一対の脚部１７，１７と一対の軸方向溝１９，１９とが軸方向Ｘ１に相対移動して、各軸方向溝１９の溝幅Ｗ１が対応する脚部１７によって漸次押し広げられつつ、第１のブラケット１５からアッパーチューブ１３にその移動方向と逆方向の抵抗（衝撃吸収荷重）が加えられる。すなわち、各脚部１７とアッパーチューブ１３との摩擦による抵抗と、アッパーチューブ１３の変形による抵抗が衝撃吸収荷重としてアッパーチューブ１３に加えられる。

上記２次衝突による衝撃は、ロアーチューブ１４および第１のブラケット１５からアッパーチューブ１３に加えられた衝撃吸収荷重によって吸収される。これにより、運転者が操舵部材２に衝突したときに操舵部材２から運転者に加わる反力が小さくなり、運転者の安全性が高められる。
操舵部材２、入力シャフト７およびアッパーチューブ１３等は、図４（ｂ）に示すように、アッパーチューブ１３の下端がモータハウジング２３の上端壁２４に当接するまで移動する。このとき、第１のブラケット１５によるロアーチューブ１４と車体側部材１００との固定は、当該第１のブラケット１５が車両の衝突による衝撃によって破損していない限り解除されていない。また、ロアーチューブ１４、第１のブラケット１５および電動モータ４のそれぞれの相対位置は、車両の衝突による衝撃によって、これらの部材４，１４，１５が変形や破損していない限り、変化していない。すなわち、第１のブラケット１５がモータハウジング２３に干渉して、アッパーチューブ１３の軸方向移動が制限されることはない。

以上のように本実施形態では、衝撃吸収のときに移動しないロアーチューブ１４に支持部材としての第１のブラケット１５が固定されているので、衝撃吸収のときに第１のブラケット１５が、アッパーチューブ１３の軸方向Ｘ１下方に配置された他の部材（モータハウジング２３等）に干渉して衝撃吸収ストローク（アッパーチューブ１３の軸方向移動量）が制限されることはない。したがって、十分な衝撃吸収ストロークを確保することができる。これにより、上記２次衝突により操舵部材２に加えられた衝撃を確実に吸収して、運転者の安全性を高めることができる。

また、第１のブラケット１５は、車両の衝突のときにロアーチューブ１４と車体側部材１００との固定を解除できる複雑な構造にされていなくてもよいので、部品点数の削減やコストの低減を図ることができる。具体的には、第１のブラケット１５を構成する部品の数を減らしたり、第１のブラケット１５を小型化したりすることが可能である。さらに、上記２次衝突による衝撃を吸収するための衝撃吸収荷重が二箇所（アッパーチューブ１３とロアーチューブ１４の嵌合部、および一対の脚部１７，１７とアッパーチューブ１３との係合部）で発生するようになっているので、当該衝撃をより確実に吸収することができる。

図６は、本発明の他の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１ａの概略構成を示す図解的な一部断面図である。この図６において、上述の図２に示された各部と同等の構成部分については、図２と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図６を参照して、この図６に示す実施形態が、上述の実施形態と主に相違するのは、アッパーチューブ１１３がインナーチューブになっており、ロアーチューブ１１４がアウターチューブになっていることにある。また、第１のブラケット１５の各脚部１７は、ロアーチューブ１１４に形成された挿通孔２７を挿通した状態で当該ロアーチューブ１１４に固定されており、ロアーチューブ１１４の内周側に突出した各脚部１７の一部が、軸方向溝１９に嵌まり込んでいる。各脚部１７は、例えば、溶接、接着、圧入、ボルト等を用いた締結等によりロアーチューブ１１４に固定されている。

本実施形態では、上述の実施形態と同様に、アッパーチューブ１１３等がロアーチューブ１１４に対して軸方向Ｘ１下方に移動することにより生じる衝撃吸収荷重によって、上記２次衝突のときの衝撃が吸収されるようになっている。また、第１のブラケット１５は、衝撃吸収のときに移動しないロアーチューブ１１４に固定されているので、第１のブラケット１５がモータハウジング２３等に干渉して、アッパーチューブ１１３の軸方向移動が制限されることはない。すなわち、本発明では、ロアーチューブ１１４がアウターチューブであっても十分な衝撃吸収ストロークを確保できるようになっている。

図７は、本発明のさらに他の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１ｂの図解的な外観図である。この図７において、上述の図１に示された各部と同等の構成部分については、図１と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図７を参照して、この図７に示す実施形態が、図１に示す実施形態と主に相違するのは、出力シャフト８とヨーク１０９とが一体化されており単一の部品になっていることにある。ヨーク１０９は、連結部１０を含む。

出力シャフト８とヨーク１０９との一体品は、単一の部材で一体に形成されたものであってもよいし、別の部材が一体化されたものであってもよい。別の部材が一体化されたものである場合には、例えば溶接、接着、圧入等により個々の部材を互いに固定して一体化することができる。
本実施形態では、図１おいて示したヨーク９の嵌合部１１が設けられていないので、電動パワーステアリング装置１ｂが小型化されている。また、出力シャフト８とヨーク１０９とが一体化された単一の部品となっているので、電動パワーステアリング装置１ｂを組み立てるときに、出力シャフト８とヨーク１０９とを組み立てなくてもよい。すなわち、電動パワーステアリング装置１ｂの組立て工数が低減されている。

この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、ウォームギヤ等の減速機構を備えていない電動パワーステアリング装置１，１ａ，１ｂに本発明が適用された例について説明したが、減速機構を備える電動パワーステアリング装置に本発明を適用してもよい。また、衝撃吸収ステアリング装置は、電動パワーステアリング装置に限らず、その他のステアリング装置であってもよい。

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の図解的な外観図である。 上記電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図解的な一部断面図である。 図１における矢視IIIから見た電動パワーステアリング装置の一部の図解的な平面図である。 車両の衝突前後における電動パワーステアリング装置の状態を説明するための図である。 車両の衝突によって一対の脚部と一対の軸方向溝とが軸方向に相対移動した状態を示すアッパーチューブの平面図である。 本発明の他の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図解的な一部断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の図解的な外観図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ・・・電動パワーステアリング装置（衝撃吸収ステアリング装置）、２・・・操舵部材、４・・・電動モータ、５・・・ステアリングシャフト（操舵軸）、１２・・・ステアリングコラム、１３・・・アッパーチューブ、１４・・・ロアーチューブ、１４ａ・・・ロアーチューブの下端、１５・・・第１のブラケット（支持部材）、１７・・・脚部、１９・・・軸方向溝、２１・・・ロータ、２２・・・ステータ、２３・・・モータハウジング、２７・・・挿通孔、１００・・・車体側部材、１１３・・・アッパーチューブ、１１４・・・ロアーチューブ、Ｗ１・・・溝幅、Ｘ１・・・軸方向

Claims (4)

1. 操舵部材に連結された操舵軸を回転可能に支持するステアリングコラムと、
   車体側部材に取り付けられステアリングコラムを支持する支持部材と、を備え、
   ステアリングコラムは、軸方向に相対移動可能に嵌合されたアッパーチューブおよびロアーチューブを含み、
   上記支持部材は、アッパーチューブとしてのアウターチューブに形成された軸方向溝を通して、ロアーチューブとしてのインナーチューブに固定された脚部を含み、
   衝撃吸収のときに、脚部および軸方向溝が相対移動するようにしてあることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。
2. 操舵部材に連結された操舵軸を回転可能に支持するステアリングコラムと、
   車体側部材に取り付けられステアリングコラムを支持する支持部材と、を備え、
   ステアリングコラムは、軸方向に相対移動可能に嵌合されたアッパーチューブおよびロアーチューブを含み、
   上記支持部材は、ロアーチューブとしてのアウターチューブに固定され且つアウターチューブに形成された挿通孔を通して、アッパーチューブとしてのインナーチューブに形成された軸方向溝に係合する脚部を含み、
   衝撃吸収のときに、脚部および軸方向溝が相対移動するようにしてあることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。
3. 請求項１または２において、上記軸方向溝の溝幅は、衝撃吸収のときに脚部が軸方向溝に対して移動する方向に向かうにしたがって漸減されており、脚部および軸方向溝の相対移動に伴って衝撃が吸収されるようにしてあることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項において、操舵補助用の電動モータを備え、
   この電動モータは、操舵軸とは同心に配置された環状のロータおよび環状のステータと、これらロータおよびステータを収容し、ロアーチューブの下端に連結された筒状のモータハウジングと、を含むことを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。

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