JP4277798B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に係り、詳しくは、テレスコ調整操作やチルト調整操作の円滑化等を図る技術に関する。

自動車用の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。

従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが一般に用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多かった。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等には採用が難しく、比較的大排気量の自動車でも走行 燃費が無視できないほど低下することが避けられなかった。

そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳと記す）が近年注目されている。ＥＰＳでは、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下（オルタネータに係るエンジンの駆動損失）も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長を有している。尚、ＥＰＳは、電動モータの装着部位によってコラムアシスト型やラックアシスト型等に分類されるが、現在は製造コストや設置スペース等に優れたコラムアシスト型が主流となっている。尚、コラムアシスト型電動パワーステアリング装置においては、特開２０００−８５５９６号公報に記載されたように、車両衝突時における乗員のステアリングホイールへの二次衝突を緩和するべく、所定の衝撃荷重によってステアリングシャフトがコラプスするものが一般的である。

一方、自動車のステアリング装置は、不特定多数の運転者により使用（操舵）されるため、個人の体格や運転姿勢等に対応してステアリングホイールの位置を調整できることが望ましい。このような要望に答えるべく、乗用車に限らず貨物車等においても、チルト調整機構やテレスコピック調整機構を採用するものが多くなっている。チルト調整機構は、ステアリングホイールの位置を上下方向に調整するための機構であり、ステアリングコラムを揺動自在に支持するチルトピボットと、所望の位置（揺動角度）でステアリングコラムを固定するチルトレバー等からなっている。また、テレスコピック調整機構は、ステアリングホイールの位置を前後方向（ステアリングシャフトの軸方向）に調整するための機構であり、ステアリングシャフトの伸縮に供される二重管式等の伸縮部と、所望の位置（伸縮量）でステアリングシャフトを固定するテレスコレバー等からなっている。

コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置にチルト調整機構とテレスコピック調整機構とを採用した例としては、特開平１１−３０１４９２号公報や特開２０００−２１１５３３号公報に記載されたもの等がある。ところが、これらの電動パワーステアリング装置では、チルトピボットがステアリングコラムの下端に配置されていることに起因し、テレスコピック調整操作やチルト調整操作がスムーズに行えない問題があった。

例えば、図５に示したように、ステアリングコラム１には電動モータや減速ギヤ等からなる比較的重量の大きい電動アシスト機構１７が付設されるが、チルト・テレスコピック調整時にはその重量がチルトピボット３１とステアリングホイールとの間に印可されることになるため、テレスコピック機構を構成するアッパコラム１３とロアコラム相当部材１５との嵌合摺動部７１に大きな曲げ応力が作用する。その結果、電動アシスト機構１７が存在するために嵌合摺動部７１の長さＬを長くできないことも相俟って、アッパコラム１３とロアコラム相当部材１５との間にこじりが発生し、テレスコピック調整操作がスムーズに行えなくなる虞があった。このことは、特に片手でレバーを解除し、片手でステアリングホイールを掴んでの片手テレスコ操作故、顕著である。

この問題を改善するべく嵌合摺動部７１の長さＬを大きくした場合、テレスコピックストロークＳと伴にステアリングアッパシャフト９のコラプスストロークも小さくなり、テレスコピック調整自由度が減少すると同時に乗員の二次衝突安全性が阻害される問題があった。また、チルト操作時には、電動アシスト機構１７を含めたステアリングコラム１の全重量がチルトピボット３１を支点として作用するため、チルトアシストスプリング６５にばね力の大きいものを用いても、やはり円滑なチルト操作が行えなくなる虞があった。

本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、テレスコ操作やチルト操作の円滑化等を図った電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するべく、本発明では、
上端部にステアリングホイールが装着されテレスコピック調整可能なステアリングシャフトと、
それぞれ前記ステアリングシャフトを回動自在に支持し、ピボットを支点としてチルト動し、前記ステアリングシャフトと共にテレスコピック調整可能なインナーコラムとアウターコラムとから成るステアリングコラムと、
このステアリングコラムの車両前方側端部に取り付けられ、前記ステアリングホイールの操舵力補助に供される電動アシストモータユニットと、
前記電動アシストモータユニットよりも車両後方側に位置し、前記ステアリングコラムを所定の角度位置に固定すると共に、前記ステアリングコラムを所定の軸方向位置に固定するチルト・テレスコピック調整手段とを備え、
チルト調整時、前記ステアリングコラムと共に前記電動アシストモータユニットが前記ピボットを支点としてチルト動し、
テレスコピック調整時、前記ステアリングコラムは前記ステアリングシャフトと共に軸方向にテレスコピック動する電動パワーステアリング装置において、
前記ピボットが前記電動アシストモータユニットと前記チルト・テレスコピック調整手段との間に配置され、かつ前記ステアリングシャフトよりも上方にあるものを提供する。

本発明では、テレスコピックの嵌合摺動部に作用する曲げ力が小さくなると共に、チルトピボットの上方でステアリングコラムに作用する荷重が減少する。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の車室側部分を示す側面図であり、図２はそのステアリングコラムの側面図である。これらの図に示したように、ステアリングコラム１は、アッパブラケット３とロアブラケット５それぞれの水平部３ａと５ａとを介して、車体構造部材たるクロスメンバ７に支持されている。ステアリングコラム１は主に、テレスコピック調整機能とエネルギー吸収のためのコラプス機能とを備えたステアリングシャフトのアッパシャフト９を軸受１１を介して回動自在に保持するアッパコラム１３と、アッパコラム１３を摺動自在に内嵌するアウタージャケット１５と、アウタージャケット１５の下端に一体化された電動アシスト機構１７とから成る。

電動アシスト機構１７は、電動モータユニット２１と電動モータユニット２１からの回転駆動をステアリングシャフト前端のアウトプットシャフト２５に伝達する減速ギヤ列を収容した減速ギヤハウジング２３，ステアリングホイール４１に加えられる操舵トルク用のトルクセンサ（図示せず）等から構成されている。本実施形態の場合、アウタージャケット１５と減速ギヤハウジング２３とはアルミ合金を素材とする一体成形品である。アウタージャケット１５とギヤハウジング２３とは別体で形成し、圧入嵌合等により一体にしても良い。減速ギヤハウジング２３の後方上面には電動モータユニット２１の下端部が固定されている。電動モータユニット２１および減速ギヤハウジング２３よりも後方において、アウタージャケット１５の上部にはピボットブラケット３３が一体に形成されている。ピボットブラケット３３はロアブラケット５に対応しており、ロアブラケット５の鉛直部５ｂに形成された貫通孔にブシュ１００を介してピボットピン３１ａおよびナット３１ｂにより連結されている。図１中、３５はステアリングインタミシャフトであり、ユニバーサルジョイント３７を介してアウトプットシャフト２５の先端に連結されている。インタミシャフト３５は伸縮自在であり、車体下部に設けられた舵取機構のラックピニオン機構に接続されている。

ステアリングアッパシャフト９の後端にはステアリングホイール４１が取り付けられており、運転者がステアリングホイール４１を回動させると、その回転力が電動アシスト機構１７により増大された後、アウトプットシャフト２５を介してステアリングインタミシャフト３５に伝達され、更に図示しないロア側ユニバーサルジョイントを介して前述のラックピニオン機構に伝達される。

図３（図２中のＡ−Ａ断面図）に示したように、アウタージャケット１５の後端下部には、アッパブラケット３の鉛直垂下部３ｂ内壁面に当接する左右一対のボス４３，４５が一体に突設されると共に、中央に軸方向に延びるスリット４７が形成されている。また、両ボス４３，４５には同軸の貫通孔４８，４９が穿設されており、これら貫通孔４８，４９にチルト・テレスコピック調整機構５１の構成要素たるアジャストボルト５３が嵌挿されている。アウタージャケット１５の上方にはガイドボルト５５が半径方向内向きに設けてあり、その先端がインナーコラム１３の上部対応箇所に軸方向に延びて形成された溝１３ａに係合していて、テレスコピック作動時においてアッパコラム１３の案内を行うと共にテレスコ調節の際のストッパとなっている。

チルト・テレスコピック調整機構５１は、上述したアジャストボルト５３の他、アジャストボルト５３に螺合するアジャストナット５７，ボルト５９によりアジャストナット５７に締結された操作レバー６１からなっている。本実施形態の場合、アジャストナット５７の円錐状頭部と操作レバー６１の円錐状凹部とはテーパ嵌合しており、操作レバー６１を反時計回りに回動させるとアジャストナット５７とアジャストボルト５３とによりアッパブラケット３が締め付けられ、操作レバー６１を時計回りに回動させるとその締め付けが解除される。図中、符号６３はアッパブラケット３に形成された長孔であり、チルト作動時にアジャストボルト５３がこの長孔６３内を移動する。また、図中６５で示した部材はアッパブラケット３とアウタージャケット１５との間に掛け渡されたチルトアシストスプリングであり、その弾性力により操作レバー６１の操作によりアッパブラケット３が、締め付けから釈放された時に、ステアリングコラムが急激に移動するのを防止している。

以下、本実施形態の作用を述べる。

運転者の交代等によってステアリングホイール４１の位置が不適切となった場合、第１実施形態の電動パワーステアリング装置では、運転者が先ず操作レバー６１を時計回りに回動させて、アジャストボルト５３に対してアジャストナット５７を緩める。すると、アッパブラケット３やアウタージャケット１５のボス４３，４５に作用していたアジャストボルト５３の軸力が消滅し、ステアリングコラム１がピボットピン３１を支点に所定量揺動可能になると同時に、アッパコラム１３がアウタージャケット１５に対して所定量摺動可能になる。これにより、運転者は、ステアリングコラム１をチルトあるいはテレスコ動させ、ステアリングホイール４１を所望の位置に調整することができる。

ステアリングホイール４１の位置調整を終えると、運転者は、操作レバー６１を反時計回りに回動させて、アジャストボルト５３に対してアジャストナット５７を締め付ける。すると、アジャストボルト５３に所定の軸力が発生し、アッパブラケット３とボス４３，４５とが圧接すると同時に、アウタージャケット１５が縮径してアッパコラム１３を緊締する。これにより、ステアリングコラム１のチルトおよびテレスコピック調整が完了し、ステアリングホイール４１が所望の位置で固定される。

本実施形態の場合、チルト調整用のピボットピン３１が電動モータユニット２１の後方に位置しているため、電動モータユニット２１の重心位置はアッパコラム１３とアウタージャケット１５との嵌合摺動部７１には電動アシスト機構１７の重量に起因する曲げ応力が作用しない。その結果、アッパコラム１３とアウタージャケット１５とのこじりが生じ難く、スムーズなテレスコピック動が実現された。また、同様の理由で嵌合摺動部７１の長さＬを比較的短くすることができるため、アッパコラム１３のテレスコピックストロークＳやステアリングアッパシャフト９のコラプスストロークを十分に確保でき、ステアリングホイール４１の位置調整自由度や乗員の二次衝突安全性が向上した。

一方、本実施形態では、ピボットピン３１の前方に電動モータユニット２１が位置し、ピボットピン３１の後方にチルト・テレスコピック調整手段が位置することにより、ピボットピン３１前後の重量バランスが改善された。これにより、チルトアシストスプリング６５にばね力の大きなものを必要としなくなると共に、チルト操作も容易かつスムーズに行えるようになった。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、ステアリングコラムのチルト方向およびテレスコピック方向の固定を単一の操作レバーにより行うようにしたが、個別の操作レバーで調整するようにしてもよい。また、電動アシスト機構を始め、チルト機構やテレスコピック機構の具体的構成等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、適宜変更可能である。

以上述べたように、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、テレスコピックの嵌合摺動部に作用する曲げ力が小さくなると共に、チルト調整用ピボットの上方に作用する荷重も減少し、テレスコピック調整操作やチルト調整操作がスムーズに行えるようになる他、アッパコラムとアウタージャケットとの嵌合摺動部の長さを比較的短くすることができるため、アッパコラムのテレスコピックストロークやアッパシャフトのコラプスストロークを十分に確保でき、ステアリングホイールの位置調整自由度や乗員の二次衝突安全性が向上する。

本発明に係るステアリング装置の車室側における構造を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係るステアリングコラムの側面図である。 図２中のＡ−Ａ断面図である。 図２中のＢ−Ｂ断面図である。 従来のステアリングコラムの一例を示す側面図である。

Claims (1)

1. 上端部にステアリングホイールが装着されテレスコピック調整可能なステアリングシャフトと、
   それぞれ前記ステアリングシャフトを回動自在に支持し、ピボットを支点としてチルト動し、前記ステアリングシャフトと共にテレスコピック調整可能なインナーコラムとアウターコラムとから成るステアリングコラムと、
   このステアリングコラムの車両前方側端部に取り付けられ、前記ステアリングホイールの操舵力補助に供される電動アシストモータユニットと、
   前記電動アシストモータユニットよりも車両後方側に位置し、前記ステアリングコラムを所定の角度位置に固定すると共に、前記ステアリングコラムを所定の軸方向位置に固定するチルト・テレスコピック調整手段とを備え、
   チルト調整時、前記ステアリングコラムと共に前記電動アシストモータユニットが前記ピボットを支点としてチルト動し、
   テレスコピック調整時、前記ステアリングコラムは前記ステアリングシャフトと共に軸方向にテレスコピック動する電動パワーステアリング装置において、
   前記ピボットが前記電動アシストモータユニットと前記チルト・テレスコピック調整手段との間に配置され、かつ前記ステアリングシャフトよりも上方にあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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