JP5076908B2 - ステアリングコラム装置 - Google Patents

Description

本発明はステアリングコラム装置、特に、運転者の体格や運転姿勢に応じて、アクチュエータを動力源として、ステアリングホイールのテレスコピック位置とチルト位置の両方を調整することができるチルト・テレスコピック式のステアリングコラム装置に関する。

電動アクチュエータを動力源として、ステアリングホイールのテレスコピック位置とチルト位置の両方を調整するチルト・テレスコピック式ステアリングコラム装置として、特許文献１の電動式チルト・テレスコピック式ステアリングコラム装置がある。

特許文献１のチルト・テレスコピック式ステアリングコラム装置は、アッパーコラム側にテレスコピック用アクチュエータとテレスコピック駆動機構を有し、ロアーコラム側に設けたチルト用アクチュエータとチルト駆動機構によって、ロアーコラムに対してアッパーコラムをチルト位置調整可能にしている。

特許文献１のチルト・テレスコピック式ステアリングコラム装置では、アッパーコラム側にテレスコピック用アクチュエータとテレスコピック駆動機構があるため、テレスコピック位置調整距離を長くすると、テレスコピック位置調整距離の増加分に比例して、チルト駆動機構に加わるアッパーコラム側の重量やモーメントが増加する。

チルト用アクチュエータやチルト駆動機構は、ステアリングコラム装置が配置される車室の空間的な制限によって、その出力や強度が制限されるため、チルト駆動機構に加わるアッパーコラム側の重量やモーメントも制限され、テレスコピック位置調整距離を長くすることが困難であった。

実開平４−１１９７７７号公報

本発明は、テレスコピック位置調整距離を長くしても、チルト駆動機構に加わるアッパーコラム側の重量やモーメントが一定に維持されるチルト・テレスコピック式のステアリングコラム装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、車体に固定可能なロアーコラム、ステアリングホィールが回転可能に取り付けられる移動コラム、上記移動コラムを軸線方向に移動させる駆動機構、上記ロアーコラムと上記移動コラムの内の一方が有する案内筒、上記案内筒によって案内され、上記ロアーコラムと上記移動コラムの内の他方が有する内径孔、および、このステアリングコラム装置が車体に取り付けられた時において、上記内径孔内に向かって左右対称で位相が９０度異なる２つの位置に設けられた隙間排除機構を有するステアリングコラム装置であって、上記隙間排除機構のそれぞれは、外周から上記内径孔に貫通して形成された雌ネジ、この雌ネジにねじ込まれ、皿バネを介して、上記案内筒に当接する合成樹脂製のパッドを押圧する調整ねじを備えた隙間排除機構であることを特徴とするステアリングコラム装置である。

本発明のステアリングコラム装置では、テレスコピック移動するミドルコラムにチルト駆動機構を配置し、ロアーコラムにテレスコピック駆動機構を配置している。従って、テレスコピック位置調整距離を長くしても、チルト駆動機構に加わるアッパーコラム側の重量やモーメントが一定に維持される。

また、本発明のステアリングコラム装置では、ミドルコラムの内径孔がロアーコラムの案内筒の外周に案内されてテレスコピック移動する。従って、テレスコピック位置調整距離を長くしても、テレスコピック移動するミドルコラム側の重量は増加しないため、テレスコピック駆動機構に加わる負荷が増加せず、テレスコピック移動を軽快に行うことができる。

本発明の隙間排除機構はステアリンゴ装置のがたつきを防止できるだけでなく、２つの隙間排除機構を、実質的にコラムの中心線まわりの任意の位相位置、及び、軸方向位置に互いにずらして配置できるので、車体の構造上アクセス困難な場合にもその配置位置を選ぶことにより隙間調整作業を容易にすることができる。

本発明のステアリングコラム装置１０１を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。 本発明の実施例のステアリングコラム装置１０１の要部を示す正面図である。 図２のステアリングコラム装置１０１を、ロアーコラム側とミドルコラム側に分離した状態を示す正面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 図２のＣ−Ｃ断面図である。 図２のＤ−Ｄ断面図である。 隙間排除機構７の細部構造にかかる変形例を示す説明図である。 図９（１）及び（２）は、適宜の角度だけ位相のずらした上に更に軸方向にもずらして隙間排除機構７を配置した例を示す説明図である。 （１）、（２）、及び、（３）は、それぞれ隙間排除機構７の他の配置例を示す説明図である。 案内筒２１と内径孔３１の関係が異なる他の実施例の説明図である。

符号の説明

１０１ ステアリングコラム装置
１０２ ステアリングシャフト
１０２Ａ 上部ステアリングシャフト
１０３ ステアリングホイール
１０４ ユニバーサルジョイント
１０５ 中間シャフト
１０６ ユニバーサルジョイント
１０７ ステアリングギヤ
１０８ タイロッド
２ ロアーコラム
２１ 案内筒
２１１ 外周
２３ 貫通孔
３ ミドルコラム
３１ 内径孔
３２ 枢動ピン
３３ 貫通孔
３４ 連結孔
３５ 垂直軸線
３６ 中心
３７ 外周
４ アッパーコラム
４１ 連結ピン
５ 電動モータ（チルト用アクチュエータ）
５１ 出力軸
５２ ウォーム
５３ スラスト軸受
５４ ナット
５４１ 雌ねじ
５５ ウォームホイール
５６ 送りねじ
５６１ 雄ねじ
５６２ 連結孔
５６３ 雄ねじ
５７ ストッパ
５７１ ロックナット
６ 電動モータ（テレスコピック用アクチュエータ）
６１ 出力軸
６２ ウォーム
６４ ナット
６５ ウォームホイール
６６ 送りねじ
６６２ 連結軸部
６７ ストッパ
６７１ ロックナット
７ 隙間排除機構
７１ 雌ねじ
７２ 調整ねじ
７３ 皿バネ
７４ パッド
７５ クランプナット

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図１は本発明のステアリングコラム装置１０１を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。ステアリングコラム装置１０１は、ステアリングシャフト１０２を回動自在に軸支している。ステアリングシャフト１０２には、その上端（車体後方側）にステアリングホイール１０３が装着され、ステアリングシャフト１０２の下端（車体前方側）には、ユニバーサルジョイント１０４を介して中間シャフト１０５が連結されている。

中間シャフト１０５にはその下端にユニバーサルジョイント１０６が連結され、ユニバーサルジョイント１０６には、ラックアンドピニオン機構等からなるステアリングギヤ１０７が連結されている。

運転者がステアリングホイール１０３を回転操作すると、ステアリングシャフト１０２、ユニバーサルジョイント１０４、中間シャフト１０５、ユニバーサルジョイント１０６を介して、その回転力がステアリングギヤ１０７に伝達され、ラックアンドピニオン機構を介して、タイロッド１０８を移動し、車輪の操舵角を変えることができる。

図２は本発明の実施例のステアリングコラム装置１０１の要部を示す正面図である。図３は図２のステアリングコラム装置１０１を、ロアーコラム側とミドルコラム側に分離した状態を示す正面図である。図４は図２のＡ−Ａ断面図である。図５は図２のＢ−Ｂ断面図である。図６は図２のＣ−Ｃ断面図である。

図２から図３に示すように、本発明のステアリングコラム装置１０１は、図示しない車体に取り付けられたロアーコラム２、ロアーコラム２にテレスコピック位置調整可能に外嵌されたミドルコラム３、ミドルコラム３にチルト位置調整可能に枢支されたアッパーコラム４の三つの要素で構成されている。ロアーコラム２、ミドルコラム３、アッパーコラム４は、アルミニウムを鋳造して成形され、軽量化と振動剛性を向上させている。

ロアーコラム２の車体後方側（図２、図３の右側）には、車体後方側に延びる円筒形状の案内筒２１が一体的に形成されている。ミドルコラム３の車体前方側（図２、図３の左側）には円形の内径孔３１が形成され、案内筒２１の外周２１１に内径孔３１が外嵌し、ロアーコラム２の案内筒２１に案内されて、ミドルコラム３はロアーコラム２の軸線方向に平行に移動可能である。

ミドルコラム３の車体後方側には、枢動ピン３２を中心として、図２、図３の紙面に平行な平面内でアッパーコラム４が枢動可能に枢支されている。アッパーコラム４には、上部ステアリングシャフト１０２Ａが回転可能に軸支されている。上部ステアリングシャフト１０２Ａの車体後方側には、上述したステアリングホイール１０３が装着され、上部ステアリングシャフト１０２Ａの車体前方端は、ロアーコラム２に回転可能に軸支されたステアリングシャフト１０２（図１参照）の車体後方端と、枢動ピン３２の中心軸線上で、図示しないユニバーサルジョイントによって連結されている。

図２、図３、図５、図６に示すように、ミドルコラム３の下方には、ミドルコラム３の内径孔３１の軸線に直交する方向（図５の左右方向）に、電動モータ５（チルト用アクチュエータ）が固定され、電動モータ５の出力軸５１には、ウォーム５２が一体的に形成されている。

ミドルコラム３には、内径孔３１の斜め下方に、内径孔３１の軸線に平行な貫通孔３３が形成され、貫通孔３３内には、球面座金付きのスラスト軸受５３、５３によって、中空円筒形状のナット５４の両端が回転可能に軸支されている。ナット５４の外周にはウォームホイール５５が圧入されており、このウォームホイール５５にウォーム５２が噛み合っている。

ナット５４の内周には雌ねじ５４１が形成され、送りねじ５６の外周に形成された雄ねじ５６１が、この雌ねじ５４１にねじ込まれている。送りねじ５６の車体後方端（図２、図３、図６の右側）には連結孔５６２が形成され、アッパーコラム４に圧入された連結ピン４１が連結孔５６２に内嵌している。従って、送りねじ５６の車体後方端は、アッパーコラム４に圧入された連結ピン４１に枢動可能に枢支されている。

送りねじ５６の車体前方端（図２、図３、図６の左側）には小径の雄ねじ５６３が形成され、この雄ねじ５６３に、円盤状のストッパ５７がねじ込まれ、ストッパ５７はロックナット５７１によって緩み止めされている。

電動モータ５が回転すると、ウォーム５２、ウォームホイール５５が回転し、送りねじ５６がミドルコラム３の軸線方向に移動し、連結ピン４１を介して、アッパーコラム４を枢動ピン３２を支点にして枢動し、アッパーコラム４（ステアリングホイール１０３）のチルト位置が調整される。ウォーム５２、ウォームホイール５５、ナット５４、送りねじ５６、連結ピン４１等が、電動モータ５の駆動力をアッパーコラム４に伝達して、アッパーコラム４をチルト移動するチルト駆動機構を構成している。ストッパ５７は、送りねじ５６の車体後方側への移動端でミドルコラム３の車体前方端に当接して、送りねじ５６の車体後方側への移動端を規制している。

アッパーコラム４のチルト移動は、枢動ピン３２を支点とする円運動であり、送りねじ５６の移動は直線運動であるが、球面座金付きのスラスト軸受５３、５３によって、送りねじ５６がミドルコラム３の軸線に対して傾斜して、円運動と直線運動の軌跡の差を吸収している。

図２、図３、図４に示すように、ロアーコラム２の側方には、ロアーコラム２の案内筒２１の軸線に直交（図２、図３の上下方向）し、かつ、斜め上方（図４）から、電動モータ６（テレスコピック用アクチュエータ）が固定され、電動モータ６の出力軸６１には、ウォーム６２が一体的に形成されている。

ロアーコラム２の側方には、案内筒２１の軸線に平行な貫通孔２３が形成されている。貫通孔２３内には、スラスト軸受（図示せず）によって回転可能に軸支されたナット６４と、このナット６４の外周に圧入されたウォームホイール６５が内蔵されており、このウォームホイール６５にウォーム６２が噛み合っている。

ナット６４の内周には雌ねじ（図示せず）が形成され、送りねじ６６の外周に形成された雄ねじ（図示せず）が、この雌ねじにねじ込まれている。送りねじ６６の車体後方端（図２、図３の右側）には連結軸部６６２が形成され、ミドルコラム３に形成された連結孔３４に連結軸部６６２が内嵌すると共に、図示しない止めねじによって、連結軸部６６２は連結孔３４に固定されている。

送りねじ６６の車体前方端（図２、図３の左側）には小径の雄ねじ（図示せず）が形成され、この雄ねじに、円盤状のストッパ６７が螺合し、ストッパ６７はロックナット６７１によって緩み止めされている。

電動モータ６が回転すると、ウォーム６２、ウォームホイール６５が回転し、送りねじ６６がロアーコラム２の軸線方向に移動する。ミドルコラム３（ステアリングホイール１０３）は、ミドルコラム３の内径孔３１がロアーコラム２の案内筒２１の外周２１１に案内されて、ロアーコラム２の軸線方向に移動し、テレスコピック位置が調整される。ウォーム６２、ウォームホイール６５、ナット６４、送りねじ６６等が、電動モータ６の駆動力をミドルコラム３に伝達して、ミドルコラム３をテレスコピック移動するテレスコピック駆動機構を構成している。

本発明の実施例では、テレスコピック移動するミドルコラム３にチルト駆動機構を配置し、ロアーコラム２にテレスコピック駆動機構を配置している。従って、テレスコピック位置調整距離を長くしても、チルト駆動機構に加わるアッパーコラム４側の重量やモーメントが一定に維持される。

また、本発明の実施例では、ミドルコラム３の内径孔３１がロアーコラム２の案内筒２１の外周２１１に案内されてテレスコピック移動する構造を採用している。従って、テレスコピック位置調整距離を長くしても、テレスコピック移動するミドルコラム３側の重量は増加しないため、テレスコピック駆動機構に加わる負荷が増加せず、テレスコピック移動を軽快に行うことができる。

さらに、本発明の実施例では、アルミニウム鋳物のミドルコラム３にチルト駆動機構を一体的に配置しているため、チルト駆動機構が軽量で、精剛性及び動剛性を向上させることができる。

図７は図２のＤ−Ｄ断面図であって、ロアーコラム２の案内筒２１の外周２１１とミドルコラム３の内径孔３１との間の摺動隙間を無くして、ステアリングコラム装置１０１の剛性を高くすると共に、ミドルコラム３のテレスコピック位置調整を円滑に行えるようにした隙間排除機構とその配置の例を示す。

図７に示すように、ミドルコラム３には、ミドルコラム３の内径孔３１の中心３６を通る垂直軸線３５に対して、左右に４５度ずつ（合計９０度）位相をずらした位置に、且つ、軸方向の同じ位置に、各々同一構造の隙間排除機構７、７が設けられている。

ミドルコラム３には、ミドルコラム３の外周３７から内径孔３１に貫通して雌ねじ７１、７１が形成され、この雌ねじ７１、７１に調整ねじ７２、７２がねじ込まれている。調整ねじ７２、７２は、皿バネ７３を介してパッド７４を案内筒２１の外周２１１に押圧している。パッド７４は、摩擦係数の小さな円柱形状の合成樹脂で成形されており、案内筒２１の外周２１１との当接面が、外周２１１と同一曲率の円弧面に形成されている。

調整ねじ７２、７２のねじ込み量を適宜調整すれば、ロアーコラム２の案内筒２１の外周２１１とミドルコラム３の内径孔３１との間の摺動隙間を無くして、ステアリングコラム装置１０１の剛性を高くすることができると共に、ミドルコラム３のテレスコピック位置調整を円滑に行うことが可能となる。

図８は、隙間排除機構７の細部構造にかかる変形例である。この例では、図７の隙間排除機構７の皿バネ７３が省略されている。このため調整ねじ７２が車体の振動等の影響を受けてゆるみやすいので、クランプナット７５により調整ねじ７２のゆるみを防止している。他の構成については図７にかかる説明を援用する。

２つの隙間排除機構７が中心３６まわりの異なる位相の位置に配置されていることにより、中心３６まわりの全方向のがたつきを防止することができる。したがって、隙間排除機構７が異なる位相で２箇所に設けられていれば、各隙間排除機構７の配置位置は、図７に示すコラムの上側だけに配置した例に限定されることはない。ただし、２つの隙間排除機構７のみを設ける場合において、２つが１８０度だけずれて向き合う場合には、全方向のがたつき防止ができないため、この態様は除外される。一方、第３の隙間排除機構７をどこかに設けることは排除されない。

以下に隙間排除機構７の配置位置に関するいくつかの可能な例を示す。図９（１）、（２）は、適宜の角度だけ位相のずらした上に更に軸方向にもずらして隙間排除機構７を配置した例である。ここで、図９（１）は、要部正面図、（２）はＡ−Ａ断面図とＢ−Ｂ断面図を半分ずつ示したものである。図９（１）に示すように、２つの隙間排除機構７がステアリングコラム装置の軸方向（長さ方向）において互いにずらした位置であって、かつ、（２）に示すように互いに位相をずらした配置がなされている。車体構造上、隙間排除機構７にアクセスすることが困難な場合、このような配置にすることもできる。

図１０（１）、（２）、及び、（３）は、それぞれ隙間排除機構７の他の配置例を示す。図１０（１）は、２つの隙間排除機構７を全てステアリングコラム装置の下側に配置したものである。車体のフロントパネルなどがあるため上側から隙間排除機構７にアクセスしにくい場合に、この例のように隙間排除機構７をステアリングコラム装置の下側に配置したことにより工場における隙間調整作業が容易となる。

図１０（２）は２つの隙間排除機構７を全てステアリングコラム装置の左右一方の側（左側あるいは右側）に配置したものである。車体の他の部材（例えば側壁、ドア、シフトレバーなど）が既に組み立てられている場合、左あるいは右側から隙間排除機構７にアクセスしにくい場合に、この例のように隙間排除機構７をステアリングコラム装置の左右一方の側に配置したことにより工場における隙間調整作業が容易となる。

２つの隙間排除機構７の位相をずらす程度は、上述のように１８０度、及び０度（図９のように軸方向にずらした場合に０度がありうる。）以外であれば任意の角度を選ぶことができる。しかしながら、特に、図１０（３）に示すように、各隙間排除機構７の位相をそれぞれ水平から３０度以上、つまり、２つの隙間排除機構７の位相のずれを１２０度以下、に配置すれば、ステアリングコラム装置の下方向に向く荷重を隙間排除機構７のパッド７４にかかる荷重よりも大きくすることができるので、パッド７４の負荷荷重を軽減できる。パッド７４は接触面積が少なく、合成樹脂等で作った場合摩耗しやすいが、負荷荷重の軽減によりパッド７４の摩耗を少なくすることができる。

２つの隙間排除機構の配置に関して、隙間排除機構７を左右反対位置、または、左右対称位置に設けることができるだけでなく、コラムの中心に関して左右一方の側のみに設けること、あるいは、コラムの中心に関して上下一方の側のみに設けることも可能である。

これまでに説明したステアリングコラム装置では、案内筒２１がロアーコラム２側に設けられており、ミドルコラム３側に設けられた内径孔３１がこの案内筒２１に嵌合される構造であった。図１１に示すステアリングコラム装置では、上記案内筒２１と内径孔３１の関係が逆である。すなわち、ロアーコラム２に内径孔３１が設けられており、ミドルコラム３には案内筒２１が設けられた構造がとられている。ロアーコラム２の内径孔３１内にミドルコラム３の案内筒２１が嵌合して、テレスコ動作のために摺動可能になっている。上記隙間排除機構７は、このようなタイプのステアリングコラム装置においても適用可能であるばかりでなく、さらには、テレスコ機能さえ備えていればチルト機能を持たないタイプのものにまでも適用可能である。図１１のステアリングコラム装置の動作、その他の構造は実質的に同様であるので、その説明は先の説明を援用する。

Claims (1)

1. 車体に固定可能なロアーコラム、
   ステアリングホィールが回転可能に取り付けられる移動コラム、
   上記移動コラムを軸線方向に移動させる駆動機構、
   上記ロアーコラムと上記移動コラムの内の一方が有する案内筒、
   上記案内筒によって案内され、上記ロアーコラムと上記移動コラムの内の他方が有する内径孔、および、
   このステアリングコラム装置が車体に取り付けられた時において、上記内径孔内に向かって垂直軸線に対して左右対称で位相が９０度異なる２つの位置に設けられた隙間排除機構
   を有するステアリングコラム装置であって、
   上記隙間排除機構のそれぞれは、外周から上記内径孔に貫通して形成された雌ネジ、この雌ネジにねじ込まれ、皿バネを介して、上記案内筒に当接する合成樹脂製のパッドを押圧する調整ねじを備えた隙間排除機構であること
   を特徴とするステアリングコラム装置。

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