JP3697191B2 - 電動パワーステアリング装置の支持構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータとコントローラとを、直接、ステアリングコラムに装備した電動パワーステアリング装置において、ロアー側ブラケットの支持剛性を高めることが出来る、電動パワーステアリング装置の支持構造に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
電動モータとコントローラとを、直接、ステアリングコラムに装備（直付け）した電動パワーステアリング装置にあっては、例えば、電動モータが、ステアリングコラムの軸線に対して直角で車両の幅方向に延びるように配置されている一方、コントローラのハウジングが、ステアリングコラムの下方にその軸線に沿うように配置されたものが知られている。
【０００３】
ステアリング装置を車体に装備する際、ステアリング装置と周辺部品との間のクリアランスを確保したり、車両衝突時の衝撃を緩和するコラプスストロークを確保したりする必要があるため、電動モータとコントローラとをステアリングコラムに直付けする場合には、これら電動モータとコントローラとを、ステアリングコラムを車体に装備して固定するためのブラケットのうち、ステアリングホイールから離れたロアー側ブラケットの近傍に配置する必要がある。また、車両衝突時のダッシュボードの後退によるペダル類との干渉も考慮する必要がある。
【０００４】
しかし、これらを考慮した場合には、電動モータがステアリングコラムから車体の幅方向に突出するため、電動モータ及びコントローラとロアー側ブラケットとが互いに干渉し合わないように、ロアー側ブラケットを電動モータとコントローラから避けるように設計する必要がある。
【０００５】
このため、ロアー側ブラケットの形状が複雑になり、ステアリングコラム、電動モータ、コントローラ等を支持するのに必要とされる十分な剛性を確保するのが難しくなる問題があった。
【０００６】
また、重量物である電動モータが、ステアリングコラムから車体の幅方向に突出し、ステアリングコラムのシャフトに対して偏心した状態にあり、ロアー側ブラケットには垂直荷重の外にねじり力が作用する。このため、垂直荷重とねじり力の双方を支えるようにロアー側ブラケットの板厚を厚くしたり、寸法を大きくしたり等して支持剛性を高める必要があるものの、上述したようにロアー側ブラケットが複雑になることから支持剛性を高めることが難しい問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、形状が複雑にならず、ステアリングコラム、電動モータ、コントローラー等の支持剛性を高めることができる、電動パワーステアリング装置の支持構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の電動パワーステアリング装置の支持構造は、ステアリングコラムに電動モータとコントローラとを装備した電動パワーステアリング装置の支持構造において、前記電動モータと前記コントローラとを、並列状態で且つ前記ステアリングコラムの軸線に対して略直角で車両上方に向くように、ステアリングコラム上に起立させて配置し、これら電動モータとコントローラとを、前記ステアリングコラムを車体側に支持するブラケットで挟み込むことを特徴とする。
【０００９】
電動モータとコントローラを、例えば、電動モータの減速機構を収容するステアリングコラムのロアー側コラム上に起立して配置することが出来る。また、ブラケットを、例えば、ステアリングコラムのロアー側コラム上に位置するロアー側ブラケットと、ステアリングホイール側に位置する前記ステアリングコラムのアッパー側コラム上に位置するアッパー側ブラケットとから構成し、電動モータとコントローラを、ロアー側ブラケットの左右側壁間に配置することが出来る。また、ロアー側ブラケットとアッパー側ブラケットを一体に構成することが出来る。この場合、ロアー側ブラケットとアッパー側ブラケットとで電動モータとコントローラを囲むことができ、電動モータとコントローラを支えるための支持剛性を高めることが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の支持構造の一実施例を示すもので、同実施例の支持構造を採用した電動パワーステアリング装置全体の斜視図、図２は同側面図、図３は同平面図、図４は図１の電動パワーステアリングの一部を省略し、ロアー側から見下ろした状態の斜視図、図５は電動パワーステアリングをアッパー側から見上げた状態の斜視図、図６は図１の電動パワーステアリングのダッシュボードへの固定状態を説明する斜視図、図７は二次衝突によりコラプスした状態の図１の電動パワーステアリング装置の斜視図である。
【００１１】
本実施例の支持構造によれば、ステアリングコラム１０のロアー側コラムであるアルミニウムハウジング１２上に、電動モータ２０とコントローラ３０を並列状態で且つステアリングコラム１０の軸線に対して直角で車両上方に向くように搭載して、これら電動モータ２０とコントローラ３０がアルミニウムハウジング１２上のロアー側ブラケット４１の左右側壁４１０、４１１間に挟まれるようにしてある。電動モータ２０の軸線と、コントローラ３０の長さ方向に延びる軸線は、ステアリングコラム１０の軸線を含む平面に対し垂直となる。
【００１２】
したがって、電動モータ２０，コントローラ３０等がステアリングコラム１０から車体の幅方向（水平方向）に突出せず、ロアー側ブラケット４１と電動モータ２０、コントローラ３０との間の干渉を留意する必要はなく、このためロアー側ブラケット４１の設計が簡単となる。
【００１３】
また、ロアー側ブラケット４１の左右側壁４１０、４１１間のスパンを最少にすることができ、ロアー側ブラケット４１の支持剛性を高める上で有利である。さらに、電動モータ２０，コントローラ３０がステアリングコラム１０から車体の幅方向に突出しないことから、周辺部品との間のクリアランスを取る上で有利となり、衝突時の乗員保護性能を向上させることが出来る。
【００１４】
さらにまた、電動モータ２０とコントローラ３０を並列状態で且つステアリングコラム１０の軸線に対して略直角で車両上方に向くように、ステアリングコラム１０に搭載してあるので、ステアリングコラム１０の左右の重量バランスがとれ、ステアリングコラム１０の車両への組み付ける工程における仮保持に際し、ステアリングコラム１０を組み付け状態に近い姿勢で仮保持することができるため、組み付け作業性が向上する。
【００１５】
ステアリングコラム１０は、ステアリングホイール（図示せず）側に位置するアッパー側コラムであるアッパーチューブ１１と上述したアルミニウムハウジング１２からなり、衝突時の衝撃によりアッパーチューブ１１がアルミニウムハウジング１２側に移動することにより収縮自在となるコラプス構造となっている。
【００１６】
ステアリングコラム１０内にステアリングシャフト１５が挿通自在で且つ回転自在に支持される。このステアリングシャフト１５は、アッパーチューブ１１から突出したその一端にステアリングホイール（図示せず）が固定され、アルミニウムハウジング１２から突出したその他端が自在継手１６を介して伝動軸１７に連結される。ステアリングシャフト１５は、図示しないが、インナーシャフトとアウターシャフトからなり、衝突時の衝撃により両シャフトの結合部を破壊し、ステアリングホイールとアルミニウムハウジング１２との間の部分で長さが収縮するコラプス構造を有する。
【００１７】
アルミニウムハウジング１２は円筒状で、その内部には、図示しないが、軸受機構が内蔵されていて、ステアリングシャフト１５を回転可能に支持するが、軸方向の移動を防止している。また、アルミニウムハウジング１２内部には、図示しないが、減速機構が内蔵されていて、電動モータ２０の回転駆動力を減速してステアリングシャフト１５に伝達する。さらに、アルミニウムハウジング１２内部には、図示しないが、ステアリングホイールからステアリングシャフト１５に加えられるトルクを検出するセンサが装備される。このトルクセンサからの信号と電動パワーステアリング装置のシステム内部信号とに基づいて電動モータ２０の出力制御を行う。
【００１８】
ステアリングコラム１０は、ブラケット４０を介して、ステアリングホイールを取り付けた一端側が上方で、伝動軸１７に連結される他端側が下方になるように傾斜した状態で車体（ダッシュボード）５０（図６参照）に取り付けられる。このブラケット４０は、上述したロアー側ブラケット４１と、アッパーチューブ１１上に位置し、該ロアー側ブラケット４１と一体のアッパー側ブラケット４２と、二次衝突時の衝撃緩和をスムーズに行わせるための、第１スライド部材４３と第２スライド部材４４からなるスライド機構４５とを有する。
【００１９】
ロアー側ブラケット４１は、上述した左右側壁４１０、４１１を有し、アッパー側ブラケット４２と一体に構成され（左右側壁４１０、４１１はアッパー側ブラケット４２を介して互いに連結された関係に構成され）、また第２スライド部材４４と連結されている。また、ロアー側ブラケット４１は、第２スライド部材４４を介してアルミニウムハウジング１２に連結されている。したがって、ロアー側ブラケット４１とアッパー側ブラケット４２とにより重量物である電動モータ２０とコントローラ３０を囲むことが出来、支持剛性を高めることが出来る。さらに、ロアー側ブラケット４１は、それ自体にフランジ４１２やビード４１３等を適宜形成することにより、断面係数が大きくなるようにしてある。したがって、ロアー側ブラケット４１自体でも電動モータ２０と、コントローラ３０を支えるのに十分な支持剛性を有する。
【００２０】
左右側壁４１０、４１１の下端寄り位置には、チルト回転軸６０がそれぞれ設けられ、これらチルト回転軸６０を介してステアリングコラム１０が車体（ダッシュボード）５０に対しチルト角（ハンドル角）が調整可能に取り付けられる。なお、図２及び図５に示すように、アッパー側ブラケット４２のステアリングホイール（図示せず）側の前端下方位置には、チルト回転軸６０を中心としたステアリングコラム１０の自由な揺動を阻止するロック機構６５が設けられている。このロック機構６５のロックレバー６５ａを一方向（図２の一点鎖線参照）に操作してロック機構６５を解除すると、ステアリングコラム１０がチルト回転軸６０を支点として揺動可能な状態となり、所定のチルト角に設定した後、ロックレバー６５ａを元の位置（図２の実線位置）に戻るように他方向に操作してロック機構６５を働かせると、ステアリングコラム１０のチルト回転軸６０を支点とする揺動をロックすることが出来る。
【００２１】
左右側壁４１０、４１１の上端には、外側にほぼ水平に延びる取付片４１４、４１５が設けられ、これら取付片４１４、４１５には、一端で開口したＵ字状の溝４１４ａ、４１５ａが設けられている。これら溝４１４ａ、４１５ａには、図６に示すように、車体５０のクロス部材５１に固定した２つのスタッドボルト５２を貫通させ、溝４１４ａ、４１５ａを貫通したスタッドボルト５２の端部にナット５３を螺合することにより、取付片４１４、４１５（ロアー側ブラケット４１）がクロス部材５１（車体５０）に取り付けられる。
【００２２】
アッパー側ブラケット４２の前端（ステアリングホイール側）には、２つの起立片４２１が、その幅方向に適宜間隔をあけて設けられている。また、アッパー側ブラケット４２の前端側には、２つの貫通孔４２２が、その幅方向に適宜間隔をあけて設けられている。また、これら貫通孔４２２が設けられた位置のアッパー側ブラケット４２の裏面には、取付溝４２３ａを有する２つの取付片４２３（図３及び図６参照）が設けられている。起立片４２１に設けた孔４２１ａに、図６に示すように、車体５０のクロス部材５１に固定した２つのスタッドボルト５４の基台先端５４ａをそれぞれ係合し、また貫通孔４２２及び取付溝４２３ａにスタッドボルト５４を貫通させ、取付溝４２３ａを貫通したスタッドボルト５４の端部にナット５５を螺合することにより、起立片４２１、取付片４２３（アッパー側ブラケット４２）がクロス部材５１（車体５０）に取り付けられる。
【００２３】
ステアリングコラム１０には、上側コラムカバーと下側コラムカバーからなる樹脂製コラムカバー（図示せず）が装着されるが、この樹脂製コラムカバーを装着する際、該コラムカバーを仮保持状態にするため、図５、図６に示すように、第１スライド部材４３にコラムカバー仮保持機構が設けられている。すなわち、第１スライド部材４３に平坦部４３１と、該平坦部４３１に一対の仮保持孔４３１ａが設けられていて、平坦部４３１に、コラムカバー仮保持台７０（図６参照）に設けた当て片７２が当接し、また一対の仮保持孔４３１ａに、コラムカバー仮保持台７０（図６参照）に設けた一対の仮保持フック７１が係脱自在に係合するようにしてある。
【００２４】
なお、ブラケット４０を介してステアリングコラム１０を車体に組み付ける際に、上述した如く、左右側壁４１０、４１１が、アッパー側ブラケット４２を介して互いに連結された関係になっていると、チルト回転軸６０を中心として左右側壁４１０、４１１が相対移動（相対回転）することがなく、また左右側壁４１０、４１１のチルト回転軸６０を中心とした回転を一時的に阻止する回転止めを取り付ける必要がなく、組み付け作業がスムーズに行われる。
【００２５】
二次衝突時の衝撃緩和をスムーズに行わせる、上述したスライド機構４５は、アッパー側チューブ１１とロアー側ブラケット４１（ロアー側コラムであるアルミニウムハウジング１２）との間に設けられる。このスライド機構４５を構成する一方の部材である、第１スライド部材４３は、アッパー側チューブ１１側において、該アッパーチューブ１１及びステアリングシャフト１５の左右両側部を囲むように（アッパー側チューブ１１及びステアリングシャフト１５を跨ぐように）その一端部がアッパー側チューブ１１に例えば溶接によって固定され、その他端左右両側部にスライドピン４３２が取り付けられている。
【００２６】
また、スライド機構４５を構成する他方の部材である、第２スライド部材４４は、アルミニウムハウジング１２を囲むようにしてロアー側ブラケット４１の左右両側壁４１０、４１１に固定され、その左右両側面の一端部から他端部にかけてスリット４４１がステアリングコラム１０の軸線方向に延びるように形成されている。このスリット４４１にスライドピン４３２がスライド可能に係合するようにしてある。スリット４４１の長さは、ステアリングコラム１０（ステアリングシャフト１５）のコラプスストロークと同じ長さに設定される。
【００２７】
スライドピン４３２は、スリット４４１の終端、すなわちスライド限界位置までスライドしたとき、チルト回転軸６０のほぼ真下をスライドして通過し、チルト回転軸６０とは干渉しない。
【００２８】
第１スライド部材４３と第２スライド部材４４は、第１スライド部材４３が外側に、第２スライド部材４４が内側に位置するように配置され、通常の状態にあるときには第１スライド部材４３の他端部が第２スライド部材４４の一端部に重なっている。
【００２９】
なお、第２スライド部材４４には、図４、図５等に示すように、アルミニウムハウジング１２を保持し、固定するための環状部分４４２が一体に設けられ、この環状部分４４２内にアルミニウムハウジング１２を挿入し、ボルト、ナット等の固定手段を介して固定している。ロアー側ブラケット４１の左右側壁４１０、４１１は、直接ではなく、環状部分４４２を介してアルミニウムハウジング１２に固定される。
【００３０】
二次衝突時の衝撃がステアリングホイールからステアリングシャフト１５に加わると、該衝撃がステアリングシャフト１５からステアリングコラム１０に伝わり、ステアリングシャフト１５が縮み、またステアリングコラム１０のアッパー側チューブ１１がアルミニウムハウジング１２側に接近するように移動してステアリングコラム１０が縮み、衝撃がステアリングコラム１０からスライド機構４５に伝わる。これにより、第１スライド部材４３がスライドピン４３２とスリット４４１に案内されながら第２スライド部材４４上をスライドする。すなわち、二次衝突時の衝撃は、ステアリングシャフト１５、ステアリングコラム１０及びスライド機構４５によって吸収されて緩和される。
【００３１】
ステアリングホイールを介して伝えられる二次衝突時の衝撃によって、ステアリングシャフト１５、ステアリングコラム１０には軸方向荷重のみでなく、曲げモーメントも作用する。しかし、第１スライド部材４３が第２スライド部材４４上をスライドする過程でスライドピン４３２がチルト回転軸６０側に移動して接近するので、ステアリングシャフト１５、ステアリングコラム１０に作用する曲げモーメントはチルト回転軸６０を支点としたチルト角を大きくする（上げる）方向に逃がすことができ、このため曲げモーメントによるステアリングシャフト１５、ステアリングコラム１０の変形を防止することが出来る。
【００３２】
図７は、スライドピン４３２がスリット４４１のスライド限界位置まで移動したコラプス状態を示している。同図によれば、ステアリングシャフト１５、ステアリングコラム１０が縮み、第１スライド部材４３が第２スライド部材４４上に重なっているが、ロアー側ブラケット４１、アッパー側ブラケット４２は変形がなく、またステアリングシャフト１５、ステアリングコラム１０は縮むだけで、曲げ等の変形はない。スライドピン４３２はチルト回転軸６０の真下位置を通過して、スリット４４１のスライド限界位置まで移動する。
【００３３】
なお、第１スライド部材４３にスリット４４１を設け、第２スライド部材４４にスライドピン４３２を設けるようにしてもよい。また、スライドピン４３２をチルト回転軸６０の近傍又はチルト回転軸６０と干渉しないようにチルト回転軸６０の略真上位置或いは略真下位置に設けるようにしてもよい。
【００３４】
上記実施例では、電動モータ２０とコントローラ３０がロアー側４１の左右側壁４１０、４１１間に挟まれているが、両者の間に直接的な固定関係はなく、また、左右側壁４１０、４１１とアルミニウムハウジング１２との間にも両者の間の直接的な固定関係がない場合を示したが、これに限定されるものではなく、左右側壁４１０、４１１を電動モータ２０やコントローラ３０のハウジングやアルミニウムハウジング１２に直接固定するようにしてもよく、これにより左右側壁４１０、４１１（ロアー側ブラケット４１）の支持剛性を高めることが出来る。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の支持構造によれば、電動モータとコントローラとを、並列状態で且つステアリングコラムの軸線に対して略直角で車両上方に向くように、ステアリングコラム上に起立させて配置しているので、電動モータ等がステアリングコラムから車体の幅方向に殆ど突出せず、ロアー側ブラケットと電動モータ等との間の干渉に留意する必要はなく、このためロアー側ブラケットの設計が簡単となる。
【００３６】
また、ロアー側ブラケットによって電動モータとコントローラとを挟み込むことが出来るため、ロアー側ブラケットの左右側壁間の取付けスパンを最小にしてステアリングコラム、電動モータ、コントローラー等の支持剛性を高めることが可能となる。
【００３７】
また、取付けスパンを最小にすることが可能となることから、周辺部品との間のクリアランスを確保する上で有利となり、このため衝突時の乗員保護性能を向上させることが出来る。
【００３８】
さらに、ステアリングコラムの左右の重量バランスがとれて、ステアリングコラムの車両組み付け工程において仮保持する際、ステアリングコラムを組み付け状態に近い状態で仮保持することができるため、組み付け作業能率が向上する。
【００３９】
さらにまた、ステアリングコラムにはねじり力が作用せず、該ステアリングコラムを支持するロアー側ブラケットは垂直荷重を支持するだけでよく支持剛性を高める上で有利である。
【００４０】
ロアー側ブラケットとアッパー側ブラケットとを一体に構成した場合にあっては、ブラケット自体の剛性（強度）が高まる上に、ロアー側ブラケットとアッパー側ブラケットとで電動モータとコントローラを囲むことができ、電動モータとコントローラを支えるための支持剛性を高めることが出来る。
【００４１】
ロアー側ブラケットの左右側壁を、アッパー側ブラケットを介して互いに連結した場合にあっては、ブラケットを介してステアリングコラムを車体に組み付ける際に、チルト回転軸を中心として左右側壁が相対移動（相対回転）することがなく、また左右側壁のチルト回転軸を中心とした回転を一時的に阻止する回転止めを取り付ける必要がなく、組み付け作業がスムーズに行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の支持構造の一実施例を示すもので、同実施例の支持構造を採用した電動パワーステアリング装置全体の斜視図である。
【図２】同側面図である。
【図３】同平面図である。
【図４】図１の電動パワーステアリングの一部を省略し、ロアー側から見下ろした状態の斜視図である。
【図５】電動パワーステアリングをアッパー側から見上げた状態の斜視図である。
【図６】図１の電動パワーステアリングのダッシュボードへの固定状態を説明する斜視図である。
【図７】二次衝突によりコラプスした状態の図１の電動パワーステアリング装置の斜視図である。
【符号の説明】
１０ ステアリングコラム １１ アッパー側チューブ
１２ アルミニウムハウジング ２０ 電動モータ
３０ コントローラ ４０ ブラケット
４１ ロアー側ブラケット ４２ アッパー側ブラケット
４１０，４１１ 左右側壁 ４３ 第１スライド部材
４４ 第２スライド部材 ４３２ スライドピン
４４１ スリット

Claims (5)

1. ステアリングコラムに電動モータとコントローラとを装備した電動パワーステアリング装置の支持構造において、
   前記電動モータと前記コントローラとを、並列状態で且つ前記ステアリングコラムの軸線に対して略直角で車両上方に向くように、ステアリングコラム上に起立させて配置し、
   前記ステアリングコラムを車体側に支持するブラケットを備え、
   前記ブラケットに、前記電動モータと前記コントローラとを前記ステアリングコラムの軸線に対して左右から挟み込む一対の側壁を設け、
   前記一対の側壁は、前記電動モータと前記コントローラに対して壁面を対向させて配置され、前記電動モータと前記コントローラを挟み込んだ状態で、互いに連結されていることを特徴とする、電動パワーステアリング装置の支持構造。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の支持装置にして、
   前記電動モータとコントローラは、並列状態で且つ前記ステアリングコラムの軸線に対して略直角で車両上方に向くように、前記電動モータの減速機構を収容する前記ステアリングコラムのロアー側コラム上に、起立して配置されることを特徴とする、電動パワーステアリング装置の支持構造。
3. 請求項２に記載の電動パワーステアリング装置の支持装置にして、
   前記ブラケットは、前記ステアリングコラムのロアー側コラム上に位置するロアー側ブラケットと、ステアリングホイール側に位置する前記ステアリングコラムのアッパー側コラム上に位置するアッパー側ブラケットからなり、前記電動モータとコントローラは、前記ロアー側ブラケットの左右側壁間に配置されることを特徴とする、電動パワーステアリング装置の支持構造。
4. 請求項３に記載の電動パワーステアリング装置の支持装置にして、
   前記ロアー側ブラケットと前記アッパー側ブラケットは一体に構成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置の支持構造。
5. 請求項３に記載の電動パワーステアリング装置の支持装置にして、
   前記ロアー側ブラケットの左右側壁は、前記アッパー側ブラケットを介して互いに連結された関係にあることを特徴とする電動パワーステアリング装置の支持構造。

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