JP2009292308A - ステアリングコラム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アウタコラムの端部内周面とインナコラムの端部外周面との間に介在させるスリーブ２２ｂの断面形状の真円度確保と、鍔部２４ｄの曲げ剛性の確保とを両立させられる構造を実現する。
【解決手段】上記スリーブ２２ｂの主部２３ａと鍔部２４ｄとを連続させる折れ曲がり部３０に複数の透孔３１、３１を、円周方向に関して間欠的に形成する。上記鍔部２４ｄの先端縁部は、上記主部２３ａが不連続になっている部分を除き、円周方向に関して連続させる。上記各透孔３１、３１により上記主部２３ａの真円度を確保し、上記鍔部２４ｄの先端縁部を連続させる事で、この鍔部２４ｄの曲げ剛性を確保する。
【選択図】図２

Description

この発明は、ステアリングホイールの前後位置を調節する為のテレスコピックステアリング装置を構成する為、それぞれが円筒状に形成されたアウタコラムの端部とインナコラムの端部とを軸方向の変位を可能に組み合わせた、ステアリングコラム装置の改良に関する。具体的には、上記両コラム同士の軸方向の相対変位を円滑に行わせる為、アウタコラムの端部内周面とインナコラムの端部外周面との間に介在させる、円筒状のスリーブ（ブッシュ）の構造の改良に関する。

自動車用の操舵装置は、図７に示す様に構成して、ステアリングホイール１の回転をステアリングギヤユニット２の入力軸３に伝達し、この入力軸３の回転に伴って左右１対のタイロッド４、４を押し引きし、前車輪に舵角を付与する様にしている。上記ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト５の後端部に支持固定されており、このステアリングシャフト５は、円筒状のステアリングコラム６を軸方向に挿通した状態で、このステアリングコラム６に回転自在に支持されている。又、上記ステアリングシャフト５の前端部は、自在継手７を介して中間シャフト８の後端部に接続し、この中間シャフト８の前端部を、別の自在継手９を介して、上記入力軸３に接続している。

上述の様な操舵装置に関して、運転者の体格や運転姿勢に応じて上記ステアリング装置１の前後位置や上下位置の調節を可能とする事が広く行われている。このうちの前後位置を調節する為の機構は、テレスコピック機構と呼ばれるもので、上記ステアリングシャフト５及び上記ステアリングコラム６を伸縮自在とする事で構成している。即ち、このステアリングシャフト５を、アウタチューブ１０とインナシャフト１１とを、スプライン係合等により、トルク伝達自在に、且つ、伸縮自在に組み合わせた構造としている。又、上記ステアリングコラム６を、アウタコラム１２とインナコラム１３とをテレスコープ状に伸縮自在に組み合わせた構造としている。尚、図示の例は、上記テレスコピック機構に加えて、上記ステアリングホイール１の上下位置を調節する為のチルト機構と、電動モータ１４を補助動力源として上記ステアリングホイール１を操作する為に要する力の低減を図る、電動式パワーステアリング装置とを組み込んでいる。

上述の様なテレスコピック機構に関して、アウタコラムとインナコラムとの相対変位を円滑に行わせる為、例えば特許文献１〜４に示す様に、これら両コラム同士の嵌合部に、円筒状のスリーブを介在させる事が行われている。図８〜９は、このうちの特許文献１に記載された従来構造を示している。この図８〜９に示した構造も、テレスコピック機構に加えて、チルト機構を設けている。ステアリングコラム６ａは、前側のアウタコラム１２ａと後側のインナコラム１３ａとを伸縮可能に組み合わせて成る。このうち、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽合金製のアウタコラム１２ａの前端部は、車体側に固定した前側ブラケット１５に対し、横軸１６を中心とする揺動変位を可能に支持している。又、上記アウタコラム１２ａの中間部は、車体側に支持した後側ブラケット１７に対し、昇降可能に支持している。更に、上記アウタコラム１２ａの後端部にインナコラム１３ａの前端部を、軸方向の変位を可能に内嵌している。そして、調節レバー１８の操作により、調節ナット１９と、調節ボルト２０の頭部２１との距離を拡縮する事で、上記インナコラム１３ａの上下位置及び前後位置を調節可能としたり、調節後の位置に固定したりできる様にしている。上記インナコラム１３ａの上下位置及び前後位置を調節する事により、このインナコラム１３ａの内側に回転自在に支持されたステアリングシャフト５ａの後端部に固定したステアリングホイール１（図７参照）の上下位置及び前後位置を調節できる。尚、この様な、上下位置及び前後位置を調節する為の、チルト機構及びテレスコピック機構の構成及び作用は、上記特許文献１に詳しく記載されているし、本発明の要旨でもない為、詳しい説明は省略する。

又、上記アウタコラム１２ａの後端部内周面とインナコラム１３ａの前端部外周面との間にスリーブ２２を介在させて、これら両コラム１２ａ、１３ａ同士の相対変位の円滑化を図っている。この様なスリーブ２２としては、摩擦係数の小さい合成樹脂製のものを使用する事もあるが、衝突事故の際に有害な変形を生じる事を防止して、上記ステアリングコラム６ａを収縮させる為に要する荷重を安定させる為に、鋼板製とする事が、上記特許文献１に記載されている。鋼板製の上記スリーブ２２は、図１０の（Ａ）（Ｂ）に示す様に、欠円筒状の主部２３と、この主部２３の端部に径方向外方に折れ曲がった状態で形成された外向フランジ状の鍔部２４とを備える。

この様なスリーブ２２は、上記主部２３を上記アウタコラム１２ａの後端部内周面とインナコラム１３ａの前端部外周面との間に挟持すると共に、上記鍔部２４を上記アウタコラム１２ａの後端面に突き当てた状態に、これら両コラム１２ａ、１３ａ同士の間に組み付ける。又、上記アウタコラム１２ａと上記主部２３との間に、ピン等によるずれ止め構造を設けて、上記スリーブ２２が、上記両コラム１２ａ、１３ａ同士の係合部から抜け出る事を防止する。又、上記ステアリングコラム６ａが縮まる際には、上記鍔部２４が上記アウタコラム１２ａの後端面に押し付けられて、上記スリーブ２２がこのアウタコラム１２ａに引き込まれ、上記主部２３が上記両コラム１２ａ、１３ａ同士の係合部から外れる事を防止する。

上述の様な従来構造の場合、上記主部２３の断面形状の真円度を確保する事が難しく、上記両コラム１２ａ、１３ａ同士の係合部の摩擦係数を安定させる事が難しかった。この理由は、次の通りである。図１０の（Ａ）（Ｂ）に示す様に、鍔部２４を、上記主部２３と同様に、円周方向１箇所の切れ目部分を除いて連続した形状とした場合、この主部２３に対して上記鍔部２４を折り曲げる為に要する力が大きくなる。そして、この鍔部２４の加工に伴って、上記主部２３のうちでこの鍔部２４側の端部が変形し、この端部の断面形状の真円度が悪化する。この為、この端部の内外両周面と、上記アウタコラム１２ａの内周面及び上記インナコラム１３ａの外周面との当接部の面圧が部分的に高くなる。この結果、これら両コラム１２ａ、１３ａを伸縮させる為に要する力が大きくなって、前記ステアリングホイール１の前後位置調節を円滑に行わせにくくなる。

特許文献１には、図１０の（Ｃ）に示す様に、鍔部２４ａを、それぞれの円周方向幅が狭い複数の舌片２５、２５により構成する構造が記載されている。この様な構造によれば、主部２３の端部の変形を抑えられるが、上記鍔部２４ａの曲げ剛性を確保する事が難しくなり、スリーブ２２ａの位置決めが不確実になり易い。図１１の（Ａ）に示す様に、鍔部２４ｂの途中に少数の（図示の例では３箇所に）切り欠き２６、２６を形成すれば、この鍔部２４ｂの曲げ剛性を或る程度は確保できるが、真円度確保の面からは問題を生じる。又、図１１の（Ｂ）に示す様に、切り欠き２６、２６の数を多く（図示の例では７箇所に形成）すれば、真円度確保の面からは有利になるが、鍔部２４ｃの曲げ剛性確保の面からは不利になる。

特開２００５−７５１８３号公報 特開２００６−６９５２４号公報 特開２００６−３０６２６３号公報 国際公開第２００４／１０８５０２号パンフレット

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、アウタコラムの端部内周面とインナコラムの端部外周面との間に介在させるスリーブの断面形状の真円度確保と、鍔部の曲げ剛性の確保とを両立させられる構造を実現すべく発明したものである。

本発明のステアリングコラム装置は、前述した従来から知られているステアリングコラム装置と同様に、それぞれが円筒状に構成されたアウタコラムの端部とインナコラムの端部とを、スリーブを介して、軸方向の相対変位を可能に嵌合させて成る。そして、上記スリーブは、金属板を曲げ形成する事により円筒状とされた主部の端部に、径方向に折れ曲がった鍔部を備えたものである。
特に、本発明のステアリングコラム装置に於いては、上記スリーブの主部と鍔部とを連続させる折れ曲がり部に複数の透孔を、円周方向に関して間欠的に形成している。そして、上記鍔部の先端縁部を、上記主部が不連続になっている部分を除き、円周方向に関して連続させている。

上述の様に構成する本発明のステアリングコラム装置によれば、スリーブの断面形状の真円度確保と、鍔部の曲げ剛性の確保とを両立させられる。
先ず、真円度確保は、主部と鍔部とを連続させる折れ曲がり部に複数の透孔を設ける事により図れる。この主部に対してこの鍔部を曲げ形成する際、これら各透孔部分では、この鍔部の加工に伴う力が上記主部に伝わる事はない。この為、これら各透孔の数を多く（例えば円周方向等間隔の６箇所位置以上に）形成すれば、上記主部の真円度の悪化を、実用上問題ない程度に抑えられる。
又、上記曲げ剛性の確保は、上記鍔部の先端縁部を円周方向に関して連続させている事により図れる。即ち、上記各透孔の間部分に存在する部分同士が円周方向に繋がっている為、これら各部分が互いに独立して上記主部に対し折れ曲がる事はなく、上記曲げ剛性を十分に確保できる。

［実施の形態の第１例］
図１〜３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例を含めて、本発明のステアリングコラム装置の特徴は、アウタコラム１２ｂの端部内周面とインナコラム１３ｂの端部外周面との間に介在させるスリーブ２２ｂの構造にある。このスリーブ２２ｂを組み込んで構成するテレスコピック機構を含む、ステアリングコラム装置全体の構成及び作用は、前述の図８〜９に示した構造を含め、従来から知られている各種構造と同様であるから、図示並びに説明は省略し、以下、本例の特徴部分、及び、先に説明しなかった構造部分を中心に説明する。

本例の場合、上記アウタコラム１２ｂだけでなく、上記インナコラム１３ｂに関しても、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽金属材料を射出成形する事により造っている。上記インナコラム１３ｂの外周面のうちで、上記アウタコラム１２ｂに内嵌する側の端部寄り部分の外周面にガイド凹溝２７を、上記インナコラム１３ｂの軸方向に形成している。又、上記アウタコラム１２ｂのうちで、このインナコラム１３ｂを内嵌する側の端部にガイドピン２８を、その先端部が上記アウタコラム１２ｂの端部内周面から少し突出する状態で固定している。そして、上記ガイドピン２８の先端部を上記ガイド凹溝２７に遊合させる事により、上記アウタコラム１２ｂの端部内径側に上記インナコラム１３ｂの端部を、所定長さ分だけ（上記ガイド凹溝２７内で上記ガイドピン２８が変位できる範囲内でのみ）、軸方向変位を可能に内嵌している。

この様に、互いに軸方向の変位を可能に嵌合させた、上記アウタコラム１２ｂの端部内周面と上記インナコラム１３ｂの端部外周面との間に、図２〜３に示す様な形状を有する、上記スリーブ２２ｂを介在させている。このスリーブ２２ｂは、ステンレス鋼板、鋼板、銅板、真鍮板の如き銅系合金板等の金属板を曲げ形成して成るもので、欠円筒状の主部２３ａと、この主部２３ａの端部に径方向外方に折れ曲がった状態で形成された外向フランジ状の鍔部２４ｄとを備える。又、上記主部２３ａの一部に円形の通孔２９を形成して、この通孔２９と上記ガイドピン２８とを係合自在としている。

特に、本例の構造に組み込む、上記スリーブ２２ｂの場合には、上記主部２３ａと上記鍔部２４ｄとを連続させる折れ曲がり部３０に複数（図示の例では７箇所）の透孔３１、３１を、円周方向に関して間欠的に形成している。本例の場合にはこれら各透孔３１、３１を、上記主部２３ａが不連続となっている部分を除き、円周方向に関して等間隔に形成している。又、上記各透孔３１、３１は、上記主部２３ａの軸方向端部から上記鍔部２４ｄの径方向中間部に掛けての部分に形成している。この鍔部２４ｄの外径側端部には、上記各透孔３１、３１を形成していない。従って、この鍔部２４ｄの外端縁部は、上記主部２３ａが不連続になっている部分を除き、円周方向に関して連続している。

この様なスリーブ２２ｂは、上記通孔２９に上記ガイドピン２８を係合させた状態で、上記主部２３ａを前記アウタコラム１２ｂの後端部内周面と前記インナコラム１３ｂの前端部外周面との間に挟持する。又、この状態で、上記鍔部２４ｄを上記アウタコラム１２ａの後端面に突き当てる。この様に上記スリーブ２２ｂを上記アウタコラム１２ｂと上記インナコラム１３ｂとの間に組み付けた状態で、ステアリングホイール１（図７参照）の前後位置を調節すべく、上記アウタコラム１２ｂに対し上記インナコラム１３ｂを摺動させる際には、上記通孔２９と上記ガイドピン２８との係合に基づいて、上記スリーブ２２ｂが前後方向にずれ動く事を阻止する。この状態では、上記インナコラム１３ｂには、ほぼ軸方向の力が加わるのみである為、上記スリーブ２２ｂに作用する力は小さくて済む。従って、上記通孔２９と上記ガイドピン２８との係合のみで、上記スリーブ２２ｂの軸方向位置を十分に規制できる。

これに対して、衝突事故に伴って運転者の身体が上記ステアリングホイール１にぶつかる二次衝突時には、上記インナコラム１３ｂに対し、斜め前方に向いた強い力が加わる。この状態では、このインナコラム１３ｂの外周面と上記スリーブ２２ｂの内周面とに大きな摩擦力が作用し、このスリーブ２２ｂを前方に変位させようとする力が大きくなる。この状態では、上記通孔２９と上記ガイドピン２８との係合部に加えて、上記鍔部２４ｄと上記アウタコラム１２ｂの後端面との係合部の係合力により、上記スリーブ２２ｂがこのアウタコラム１２ｂに引き込まれる事を防止する。この結果、このスリーブ２２ｂの主部２３ａが上記両コラム１２ｂ、１３ｂ同士の係合部から外れる事を防止して、このうちのインナコラム１３ｂを前方に、円滑に変位させる。

特に、本例の構造によれば、上記スリーブ２２ｂの主部２３ａの断面形状の真円度確保と、上記鍔部２４ｄの曲げ剛性の確保とを両立させられて、ステアリングホイール１の前後位置調節に要する力の低減と、二次衝突時の運転者保護の充実とを図れる。
先ず、真円度確保は、上記主部２３ａと上記鍔部２４ｄとを連続させる折れ曲がり部３０に前記複数の透孔３１、３１を設ける事により図れる。上記主部２３ａに対して上記鍔部２４ｄを曲げ形成する際、これら各透孔３１、３１部分では、この鍔部２４ｄの加工に伴う力が上記主部２３ａに伝わる事はない。即ち、上記主部２３ａの軸方向端縁部で上記各透孔３１、３１に整合する部分は、上記鍔部２４ｄの曲げ形成時にも、そのまま円弧形のままに保たれる。又、上記各透孔３１、３１から外れた部分に関しても、円周方向に関する幅が狭い為、上記鍔部２４ｄの曲げ形成に伴って発生する力は限られたもので済み、上記主部２３ａの形状を歪ませる（真円からずらせる）方向に作用する力の大きさは限られたものとなる。本例の場合には、上記各透孔３１、３１を７箇所位置に形成しており、隣り合う透孔３１、３１同士の間に存在する部分の円周方向幅は限られている為、上記主部２３ａのうちで、上記鍔部２４ｄを形成した側の端部の真円度の悪化を、実用上問題ない程度に抑えられる。即ち、この端部の形状が真円に近いままに保たれる為、この端部の内外両周面と、上記アウタコラム１２ｂの内周面及び上記インナコラム１３ｂの外周面との当接部の面圧を低いままに抑えられて、これら両コラム１２ｂ、１３ｂを伸縮させる為に要する力を低く抑える事ができ、前記ステアリングホイール１の前後位置調節を円滑に行わせられる。

又、前記曲げ剛性の確保は、上記鍔部２４ｄの先端縁部を円周方向に関して連続させている事により図れる。即ち、上記各透孔３１、３１の間部分に存在する部分同士が円周方向に繋がっている為、これら各部分が互いに独立して上記主部２３ａに対し折れ曲がる事はなく、上記曲げ剛性を十分に確保できる。この為、二次衝突時に前記スリーブ２２ｂを上記アウタコラム１２ｂに引き込もうとする力が大きくなっても、上記鍔部２４ｄがこの力に十分に対抗して、上記スリーブ２２ｂが上記アウタコラム１２ｂに引き込まれる事を防止する。

尚、鍔部の剛性をより向上させるべく、図４の（Ａ）〜（Ｃ）に示す様な断面形状を有する鍔部２４ｅ〜２４ｇを採用する事もできる。このうち、図４の（Ａ）に記載した鍔部２４ｅは、外周縁部を主部２３ａと反対側に向け、直角に折り曲げたものである。又、図４の（Ｂ）に示した鍔部２４ｆは、外周縁部を主部２３ａ側に向け、直角に折り曲げたものである。更に、図４の（Ｃ）に示した鍔部２４ｇは、外周縁部を主部２３ａ側に向け、折り返したものである。何れの構造でも、鍔部２４ｅ〜２４ｇの剛性を向上させて、スリーブの位置決め、並びに、二次衝突時に於ける引き込まれ防止をより確実に図れる。

［実施の形態の第２例］
図５〜６は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、スリーブ２２ｃを構成する主部２３ａの軸方向端部を径方向内方に直角に折り曲げる事により、内向フランジ状の鍔部２４ｈを形成している。そして、この鍔部２４ｈを、インナコラム１３ｃの前端面に係合させている。これに合わせて本例の場合には、テレスコピック機構の為のガイド凹溝２７ａをアウタコラム１２ｃの内周面に形成すると共に、ガイドピン２８ａを上記インナコラム１３ｃの外周面から突出させている。又、通常状態で、上記スリーブ２２ｃの主部２３ａの後端部を、上記アウタコラム１２ｃの後端面よりも十分に後方に迄突出させている。径方向に関する内外が逆になり、それに伴って上記鍔部２４ｈを上記インナコラム１３ｃの前端面に係合させている点以外の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。

本発明の実施の形態の第１例を説明する為の、ステアリングコラム装置のテレスコピック機構部分の断面図。 第１例に組み込むスリーブの斜視図。 同じく平面図（Ａ）と（Ａ）の右方から見た図（Ｂ）。 スリーブの断面形状の別の３例を示す、部分略断面図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、ステアリングコラム装置のテレスコピック機構部分の略断面図。 第２例に組み込むスリーブの斜視図。 自動車用操舵装置の１例を示す、部分切断側面図。 従来から知られているテレスコピック機構及びチルト機構を組み込んだステアリングコラム装置の具体的構造の１例を示す側面図。 図８のＸ−Ｘ断面図。 従来から知られているスリーブを示しており、（Ａ）は図８の上方から見た平面図、（Ｂ）は（Ａ）の右方から見た図、（Ｃ）は別例を示す（Ｂ）と同様の図。 同じく、別の２例を示す図１０の（Ｂ）と同様の図。

符号の説明

１ ステアリングホイール
２ ステアリングギヤユニット
３ 入力軸
４ タイロッド
５、５ａ ステアリングシャフト
６、６ａ ステアリングコラム
７ 自在継手
８ 中間シャフト
９ 自在継手
１０ アウタチューブ
１１ インナシャフト
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ アウタコラム
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ インナコラム
１４ 電動モータ
１５ 前側ブラケット
１６ 横軸
１７ 後側ブラケット
１８ 調節レバー
１９ 調節ナット
２０ 調節ボルト
２１ 頭部
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ スリーブ
２３、２３ａ 主部
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ、２４ｇ、２４ｈ 鍔部
２５ 舌片
２６ 切り欠き
２７、２７ａ ガイド凹溝
２８、２８ａ ガイドピン
２９ 通孔
３０ 折れ曲がり部
３１ 透孔

Claims (1)

1. それぞれが円筒状に構成されたアウタコラムの端部とインナコラムの端部とを、スリーブを介して、軸方向の相対変位を可能に嵌合させて成り、上記スリーブは、金属板を曲げ形成する事により円筒状とされた主部の端部に、径方向に折れ曲がった鍔部を備えたものであるステアリングコラム装置に於いて、上記スリーブの主部と鍔部とを連続させる折れ曲がり部に複数の透孔が、円周方向に関して間欠的に形成されており、上記鍔部の先端縁部は、上記主部が不連続になっている部分を除き、円周方向に関して連続している事を特徴とするステアリングコラム装置。

Images