JP2008284891A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングコラムを補助操舵機構に平面度、直角度及び板厚を考慮することなく容易に装着することができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリングホイール２を装着したステアリングシャフト３と、該ステアリングシャフト３を回転自在に保持するステアリングコラム４と、該ステアリングコラム４に取付けられた操舵補助機構５とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記ステアリングコラム４を前記操舵補助機構５のハウジング１１ａにコラプスストロークを確保可能に圧入保持した構成を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリングホイールを装着したステアリングシャフトと、該ステアリングシャフトを回転自在に保持するステアリングコラムと、該ステアリングコラムに取付けられた操舵補助機構とを備えた電動パワーステアリング装置に関する。

この電動パワーステアリング装置としては、例えば本出願人が先に提案したロアーコラムと、二次衝突時に上記ロアーコラムに案内されて車体前方側にコラプス移動可能なアッパーコラムと、上記アッパーコラムに回転可能に軸支され、車体後方側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、上記ロアコラムの車体前方側と電動アシスト機構のハウジングとを連結するために上記ロアーコラムの下端に上記ロアーコラムと一体に成形されたフランジを備え、フランジの周囲にリブを形成したステアリングコラム装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−６９４８３号公報（第２頁、図２）

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、ロアーコラムの下端にこのロアーコラムと一体に成形されたフランジを備え、このフランジを電動アシスト機構のハウジングにボルト締めするようにしているので、ロアーコラムの下端にフランジを一体に形成するためにはロアーコラムを塑性変形させて矩形形状のフランジを形成し、このフランジの外周にリブを形成することにより、剛性を確保するようにしている。ところが、フランジをハウジングに固定するために、フランジには高精度の平面度が要求されると共に、ロアーコラムに対する高精度の直角度が要求され、これらの精度をボルト締めする大きな面積のフランジの全域で保つ必要あり、さらに剛性を保つための板厚を確保しなければならないという未解決の課題がある。

そこで、本発明は、上記特許文献１に記載された従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ステアリングコラムを補助操舵機構に平面度、直角度及び板厚を考慮することなく容易に装着することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールを装着したステアリングシャフトと、該ステアリングシャフトを回転自在に保持するステアリングコラムと、該ステアリングコラムに取付けられた操舵補助機構とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記ステアリングコラムを前記操舵補助機構のハウジングにコラプスストロークを確保可能に圧入保持したことを特徴としている。

また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記ハウジングは前記ステアリングコラムを圧入する端面に当該ステアリングコラムを圧入保持する保持プレートが装着されていることを特徴としている。

さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項２に係る発明において、前記保持プレートは前記ステアリングコラムの圧入部にバーリング加工による筒部が形成されていることを特徴としている。

さらにまた、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、請求項２又は３に係る発明において、前記ステアリングコラムの前記保持プレートとの摺動部に初期摺動抵抗を増加させる突起部を形成したことを特徴としている。

本発明によれば、ステアリングコラムを操舵補助機構のハウジングにコラプスストロークを確保可能に圧入保持したので、ステアリングコラムを操舵補助機構に装着する際に、ステアリングコラムを操舵補助機構に圧入保持するだけで平面度や直角度を考慮する必要がなく、容易に装着することができるという効果が得られる。
このとき、操舵補助機構のハウジングにステアリングコラムを圧入保持する保持プレートを装着することにより、ハウジングに高精度の圧入保持部を形成する必要がないと共に、ステアリングコラムの摺接部が保持プレートの厚みのみとなり、ステアリングコラムのコラプスストロークの全域に亘って摺動抵抗を略一定に保つことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を示す全体構成図、図２は図１のステアリングコラム及びギヤハウジングの断面図、図３は図２のＡ−Ａ線上の断面図、図４は図２のコラプス状態を示す断面図、図５はコラプスストロークとコラプス荷重との関係を示す特性線図である。

図中、１は車両の操舵を行う電動パワーステアリング装置であって、こ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２と、このステアリングホイール２が後端（図１において右端）に装着されたステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３を回転自在に保持するステアリングコラム４とを有する。
ステアリングシャフト３及びステアリングコラム４の前端（図１において左端）には、ステアリングシャフト３に操舵補助トルクを付与するウォーム減速機１１と、このウォーム減速機１１に装着された操舵補助トルクを発生する電動モータ１２とで構成される操舵補助機構５が連結されている。

ウォーム減速機１１の出力軸１３は、自在継手１７を介してラックピニオン式のステアリングギヤ機構６を構成するピニオンシャフト１８に連結されている。このステアリングギヤ機構６のラック軸（図示せず）は、図示しないがタイロッドを介して転舵輪に連結されている。
ここで、ステアリングシャフト３は、図２に示すように、ステアリングホイール２を装着したアウターシャフト７とこのアウターシャフト７に内嵌されたインナーシャフト８とを有し、アウターシャフト７の前端部とインナーシャフト８の後端部とをセレーション結合させると共に、アウターシャフト７がステアリングコラム４にそのステアリングホイール２側端部の内周面に固定された転がり軸受９と後述するギヤハウジング１１ａ内に配設された転がり軸受（図示せず）によって回転自在に保持されている。

ここで、アウターシャフト７は、ステアリングホイール２を装着する中実部７ａと、この中実部７ａの車両前方側端に連結された中空部７ｂとで構成され、中空部７ｂはステアリングホイール２側の両端にテーパー部を有する大径部７ｃとギヤハウジング１１ａ側の内周面にセレーション溝部７ｄが成形された小径部７ｅとで構成されている。
インナーシャフト８は、ステアリングホイール２側に形成されたステアリングホイール側端部外周面にセレーション軸部８ａが形成された小径中実軸部８ｂ、この小径中実軸部８ｂに連接する大径中実部８ｃとで構成されている。

そして、インナーシャフト８の小径中実部８ｂがアウターシャフト７の中空部７ｂの小径部７ｅに、セレーション溝部７ｄをセレーション軸部８ａに係合させた関係でセレーション結合されている。ここで、インナーシャフト８の小径中実部８ｂとアウターシャフト７の中空部７ｂの小径部７ｅとの結合はセレーション結合に限定されるものではなく、圧入嵌合やスキマ嵌合でもよい。

また、ステアリングシャフト３を挿通したステアリングコラム４は、円筒状に形成され、その中間部が取付ブラケット４ａを介して車体側取付ブラケット１０にコラプス時に離脱可能に支持されていると共に、車体前方側端部がウォーム減速機１１にコラプスストロークを確保可能に圧入されて、軸方向に車体前方向きの衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる所謂コラプシブル構造とされている。

そして、ウォーム減速機１１のギヤハウジング１１ａには、図２に示すように、車両前方側端面から後端側に延長してステアリングシャフト３のインナーシャフト７を挿通する中心開口１１ｂが形成されていると共に、この中心開口１１ｂの車両後方側端面から前端面側にステアリングコラム４を挿通可能としてステアリングコラム４の所定のコラプスストロークを確保するための車両前端側に行くに従い内径が小さくなり、最深部の内径がステアリングコラム４の外径と略等しく設定されたテーパー状のコラム挿通部１１ｃが形成されている。

また、ギヤハウジング１１ａには、コラム挿通部１１ｃの車両後方側端部にリップ部がインナーシャフト７に接触するシール１１ｄを収納保持するシール収納部１１ｅが形成されていると共に、車両後方側端面に、ステアリングコラム４の車両前方側端部をコラプス時に摺動可能に圧入保持する保持プレート１１ｆが配設されている。
この保持プレート１１ｆは、図３に示すように、略三角形状の板部で構成され、中心部にステアリングコラム４を圧入保持する中心開口１１ｇが形成されていると共に、各頂部にボルト挿通孔１１ｈが形成されている。

そして、保持プレート１１ｆが、その中心開口１１ｇの中心点をギヤハウジング１１ａの中心開口１１ｂの中心点とを一致させた状態でボルト１１ｉをギヤハウジング１１ａに形成された雌ねじ１１ｊに螺合させることにより、ギヤハウジング１１ａの車両後方側端面に固定され、その中心開口１１ｇにステアリングコラム４の車両前方側端部がコラプス時に摺動可能に圧入保持されている。
さらに、ギヤハウジング１１ａはその車両前方側端部に車体側部材２０に固定された車体取付ブラケット２１が固定されている。

次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
上記構成を有する電動パワーステアリング装置１を組立てるには、先ず、アウターシャフト７内にインナーシャフト８を軸方向に摺動可能で且つ円周方向に一体に回転するように連結する。
一方、ステアリングコラム４には、その車両後方側端部内周面に転がり軸受９を内嵌させると共に、車両前方側端部を保持プレート１１ｆに圧入してコラプス時に摺動可能に保持させる。

そして、ステアリングコラム４内にステアリングシャフト３を挿通して、ステアリングシャフト３を転がり軸受９に内嵌させた状態で、ステアリングシャフト３の車両前方側を操舵補助機構５のギヤハウジング１１ａ内の中心開口１１ｂに挿通しながらステアリングコラム４を圧入した保持プレート１１ｆをギヤハウジング１１ａの端面にその中心開口１１ｅの中心がギヤハウジング１１ａの中心開口１１ｂの中心と略一致するように装着する。この状態で、ボルト１１ｉを保持プレート１１ｆのボルト挿通孔１１ｈを通じ雌ねじ１１ｊに螺合させて締付けることにより、保持プレート１１ｆをギヤハウジング１１ａに固定する。

このように、操舵補助機構５のギヤハウジング１１ａにステアリングシャフト３及びステアリングコラム４を一体に構成した状態で、ギヤハウジング１１ａに取付けた車体取付ブラケット２１を車体側部材２０にボルト締めすることにより車体側に固定すると共に、ステアリングコラム４の取付ブラケット４ａを車体側取付ブラケット１０にコラプス時に離脱可能に支持することにより電動パワーステアリング装置１の車体への取付けを完了する。

このとき、ステアリングコラム４の操舵補助機構５を構成するウォーム減速機１１のギヤハウジング１１ａへの取付けが、ステアリングコラム４を保持プレート１１ｆに圧入した状態で、保持プレート１１ｆをギヤハウジング１１ａにボルト１１ｉによってボルト締めするだけでよいので、その組立を容易に行うことができる。また、保持プレート１１ｆへのステアリングコラム４の圧入時に保持プレート１１ｆとステアリングコラム４との直角度を調整すればよく、前述した従来例のようにステアリングコラム４に一体にフランジを形成する場合のようにフランジ部の平面度や直角度を高精度に調整する必要がないと共に、フランジ部の構成を確保するためにステアリングコラムの肉厚を増加させる必要もない。

このように、電動パワーステアリング装置１の車体への組付けが完了した状態で、ステアリングシャフト３の運転者がステアリングホイール１を操舵することにより、ステアリングホイール１に伝達された操舵トルクを図示しない操舵トルクセンサで検出すると共に、車速を図示しない車速センサで検出し、操舵トルクと車速とに基づいて図示しない操舵補助制御装置で、操舵状態での最適な操舵補助力を発生するように電動モータ１２を駆動制御する。

このため、電動モータ１２で発生された操舵補助力がウォーム減速機１１を介してステアリングシャフト３に伝達される。このように操舵補助力がステアリングシャフト３に伝達されることにより、ウォーム減速機１１の出力軸１３から大きな操舵トルクが出力され、これが自在継手１７、ピニオンシャフト１８を介してステアリングギヤ機構６に伝達される。ステアリングギヤ機構６では、ピニオンシャフト１８から伝達された回転運動を、ステアリングギヤを構成するピニオン及びこれに噛合するラックによって車幅方向の直線運動に変換し、図示しないタイロッドを介して転舵輪に伝達してこの転舵輪を転舵させる。

このとき、操舵補助機構５の電動モータ１２でステアリングホイール１に伝達された操舵トルクに応じた最適な操舵補助力を発生させるので、ステアリングホイール１を軽く操舵することができる。

ところで、二次衝突等が生じてステアリングホイール２に、図４に示すように、ステアリングシャフト３の軸方向への衝撃荷重Ｆが作用されたときには、この衝撃荷重が予め設定されたコラプス荷重以上となると、先ず、車体側取付ブラケット１０とステアリングコラム４の取付ブラケット４ａとが離脱し、これによってステアリングコラム４及びステアリングシャフト３のアウターシャフト７が操舵補助機構５側に軸方向に移動する。

このとき、ステアリングシャフト３では、アウターシャフト７がインナーシャフト８に摺動可能に結合されているので、図４に示すように、アウターシャフト７がインナーシャフト８に沿って操舵補助機構５側に摺動する。

一方、ステアリングコラム４については、保持プレート１１ｆが操舵補助機構５のギヤハウジング１１ａにボルト締めされているので、ステアリングコラム４が衝撃荷重を吸収しながら保持プレート１１ｆの中心開口１１ｅに対して車両前方側に摺動することになる。このとき、ステアリングコラム４の車両前方側端部が先ずシール１１ｄのリップ部を車両前方側に折り曲げながらコラム挿通部１１ｃ内に挿入される。このようにステアリングコラム４の先端がコラム挿通部１１ｃ内に挿入されると、このコラム挿通部１１ｃが車両前方側に行くに従い徐々に内径が小さくなるテーパー状に形成されているので、このテーパー面で案内されてセンタリングされながらコラム挿通部１１ｃ内の引っ掛かることなく円滑に移動することができ、所定のコラプスストロークを確保することができる。このときのコラプスストロークとコラプス荷重との関係は、図５に示すように、コラプスストロークの初期段階でコラプス荷重が急峻に増加し、その後コラプスストロークの増加にかかわらず略一定のコラプス荷重を維持することができる。

しかも、このコラプスストローク分の移動中に、ステアリングコラム４の取付ブラケット４ａが車体側取付ブラケット１０から完全に離脱した状態でステアリングコラム４が車体側部材に支持されない状態なるが、この状態ではステアリングコラム４の先端がギヤハウジング１１ａのコラム挿通部１１ｃ内に相当量挿入されているので、ステアリングコラム４をギヤハウジング１１ａで支持することができ、ステアリングコラム４が落下することを防止することができる。
また、ステアリングコラム４自体を従来例のようにインナーコラム及びアウターコラムの二重構造とする必要がないので、この分部品点数を減少させることができると共に、組立工数を減少させることができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図６及び図７について説明する。
この第２の実施形態では、保持プレート１１ｆでステアリングコラム４を確実に圧入保持できるようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態においては、図５に示すように、保持プレート１１ｆにバーリング加工によりステアリングホイール２側に突出する円筒部１１ｋが形成されていることを除いては前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、第１の実施形態における図２との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。

この第２の実施形態によると、前述した第１の実施形態と同様にコラプス時に図８に示すようにステアリングコラム４をギヤハウジング１１ａのコラム挿通部１１ｃに挿通してコラプスストロークを確保することができ、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができると共に、保持プレート１１ｆに円筒部１１ｋが形成されており、この円筒部１１ｋにステアリングコラム４の先端が圧入保持されるので、保持プレート１１ｆによるステアリングコラム４の保持剛性を向上させることができる。

この第２の実施形態においては、保持プレート１１ｆに円筒部１１ｋが形成されているので、コラプス時にステアリングコラム４が円筒部１１ｋ内を車両前方側に摺動する際に、円筒部１１ｋの長さに応じた分摺動抵抗が増加することになるが、この摺動抵抗の増加分に応じて円筒部１１ｋとステアリングコラム４の圧入代を調整することにより、前述した第１の実施形態と同様の図５に示すコラプスストロークとコラプス荷重との関係を得ることができる。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、ギヤハウジング１１ａに装着したシール１１ｄがリップ部のみを有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、リップ部を補強する芯金を設ける場合には、芯金の内径がステアリングコラムの外径より大きく設定して、コラプス時のステアリングコラム４の摺動を妨げないようにすることが好ましい。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、コラプス時のコラプスストロークとコラプス荷重との関係が図５に示すように、コラプスストロークの初期状態でコラプス荷重が急峻に増加した後略一定のコラプス荷重となる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、ステアリングコラム４の保持プレート１１ｆに圧入した状態で保持プレート１１ｆとの圧入部よりステアリングホイール４側に僅かに離間した位置に外方に突出する突出部４ｂを例えは円周上に９０度間隔で突出形成するようにしてもよい。この場合には、コラプス時のコラプスストロークとコラプス荷重との関係を図１０に示すように、コラプスストロークの初期状態で突起部４ｂが保持プレート１１ｆの中心開口１１ｇ又は円筒部１１ｋに摺接することにより、前述した図５の特性に比較してコラプスストークの初期段階におけるコラプス荷重の総増加量を大きくし、その後、突起部４ｂが中心開口１１ｇ又は円筒部１１ｋを抜け出ることにより、前述した第１の実施形態におけるコラプス荷重と同様にコラプスストロークの増加にかかわらず略一定となるコラプス荷重に復帰させることもできる。ここで、コラプスストロークの初期状態でのコラプス荷重の増加量はステアリングコラム４の円周上に形成する突出部の数や突出部の円周方向の長さを選択することにより調整することができる。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、操舵補助機構５のギヤハウジング１１ａに装着する保持プレート１１ｆを有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、保持プレートを省略してギヤハウジング１１ａに直接するステアリングコラム４をコラプスストロークを確保格納に圧入保持するようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態を示す全体構成図である。 図１のステアリングコラム及びギヤハウジングの断面図である。 図２のＡ−Ａ線上の断面図である。 第１の実施形態のコラプス時の図２と同様の断面図である。 コラプスストロークとコラプス荷重との関係を示す特性線図である。 本発明の第２の実施形態を示すステアリングコラム及びギヤハウジングの断面図である。 図６のＢ−Ｂ線上の断面図である。 第２の実施形態におけるコラプス時の図６と同様の断面図である。 本発明に適用し得るステアリングコラムの変形例を示す図であって、（ａ）はステアリングコラムの一部を断面とする側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線上の断面図である。 図９の構成におけるコラプスストロークとコラプス荷重との関係を示す特性線図である。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、４…ステアリングコラム、５…操舵補助機構、６…ステアリングギヤ機構、７…アウターシャフト、８…インナーシャフト、１１…ウォーム減速機、１１ａ…ギヤハウジング、１１ｂ…中心開口、１１ｃ…コラム挿通部、１１ｄ…シール、１１ｅ…シール収納部、１１ｆ…保持プレート、１１ｇ…中心開口、１１ｈ…ボルト挿通孔、１１ｉ…ボルト、１１ｊ…雌ねじ、１１ｋ…円筒部、１２…電動モータ、１７…自在継手、１８…ピニオンシャフト

Claims (4)

1. ステアリングホイールを装着したステアリングシャフトと、該ステアリングシャフトを回転自在に保持するステアリングコラムと、該ステアリングコラムに取付けられた操舵補助機構とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記ステアリングコラムを前記操舵補助機構のハウジングにコラプスストロークを確保可能に圧入保持したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記ハウジングは前記ステアリングコラムを圧入する端面に当該ステアリングコラムを圧入保持する保持プレートが装着されてい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。
3. 前記保持プレートは前記ステアリングコラムの圧入部にバーリング加工による筒部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記ステアリングコラムの前記保持プレートとの摺動部に初期摺動抵抗を増加させる突起部を形成したことを特徴とする請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置。

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