JP5983893B2 - ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に搭載されるステアリング装置に係り、詳しくは、キーロック機構の近傍におけるステアリングシャフトの変位を抑制する技術に関する。

自動車の駐車時における盗難を防ぐべく、ステアリング装置には、ステアリングシャフトの外周にロック孔やロックカラーといった嵌合部（以下、ロック孔に代表させる）が設けられ、ステアリングコラムにロック装置を取り付け、これらロック孔とロック装置とでキーロック機構が構成されることがある。キーロック機構では、降車時に乗員がイグニッションキーをＯＦＦ位置に回転させると、ロック装置からステアリングシャフト側にロックバーが所定の弾発力をもって突出し、ロックバーの先端がロック孔に嵌入してステアリングシャフトの回転が防止される。

上述したキーロック機構の場合、ステアリングホイールを無理に回転させると、ロックバーに係止されたステアリングシャフトには大きなねじり力が作用する。これにより、ロックバーから逃げる方向にステアリングシャフトが変位あるいは変形（以下、変位に代表させる）し、ロック孔とロックバーのかみ合いが浅くなる。特に、テレスコピック式やコラプシブル式などに採用される２分割ステアリングシャフトでは、スプライン結合部に存在するガタによってステアリングシャフトはより容易に変位する。

そこで、鋼管製のステアリングコラムの内周面にバックアップ突起（外側から見ると凹み部）を成形し、これらバックアップ突起に当接させることでステアリングシャフトの過大な変位を抑制するステアリング装置がある（特許文献１参照）。

実公昭５１−３５８０９号公報

特許文献１の場合、バックアップ突起がロック装置の後方（ステアリングホイール側）に設けられていることにより、ステアリングシャフトの変位を十分に抑制することが難しいという問題があった。すなわち、ステアリングシャフトはステアリングコラムの両端に設置された軸受によって支持されているため、前述したねじり力が作用するとステアリングシャフトの中心付近が大きく変位する。変位したステアリングシャフトはバックアップ突起によって押えられるが、アッパベアリングとバックアップ突起との間隔が比較的小さいことから、バックアップ突起が、変位が大きくなるステアリングシャフトの部分を押えることができず、ロックバーの近傍におけるステアリングシャフトの変位が大きくなる。この場合、ロックバーの進入量を大きくし、ロックバーの先端とロック孔との確実な嵌合を図る必要があるが、機構上あるいは寸法上の観点からロック装置の設計が困難になる。

そこで、バックアップ突起をアッパベアリングから離し、ロック装置の内側、即ち、軸方向においてロック装置と同じ位置に形成することも考えられる。しかし、ロック装置は円筒状のステアリングコラムを締め付けるかたちで取り付けられるため、ロック装置の固定部位におけるステアリングコラムの真円度が高いことが望ましい。バックアップ突起をロック装置の内側に形成した場合、ステアリングコラムの外径変化も伴って上記真円度を確保することが困難となり、ロックバーの嵌合が不安定になる。

以上の問題に鑑みて、本発明は、ロック装置が取り付けられるステアリングコラムの部分の真円度の低下を防ぎながら、キーロック機構の近傍におけるステアリングシャフトの変位を抑制するステアリング装置を提供することを目的とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち本発明は、
操舵トルクを伝達するステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトを少なくとも２つの離間した軸受で回転自在に支持するステアリングコラムと、
前記ステアリングコラムを車体に固定する車体取付ブラケットと、を有し、
前記ステアリングコラムは前記車体取付ブラケットよりも車両後方側の位置に径方向に貫通した貫通孔部を備え、
前記ステアリングシャフトは前記貫通孔部に対応する位置に嵌合部を備えており、
前記貫通孔部を通って前記嵌合部に嵌合するロックバーを突出し、前記ステアリングシャフトの回転を制限するロック装置が装着可能であるステアリング装置において、
前記ロック装置よりも車両前方の位置の前記ステアリングコラムの部分に、径方向内側に突出し、前記ロック装置が前記ステアリングシャフトの回転を制限している状態で、前記ステアリングシャフトを回転させる力を加えた時に、前記ロックバーから離れる方向に変形する前記ステアリングシャフトの径方向の変位を抑えるバックアップ突起が設けられており、
前記ロック装置と前記車体取付ブラケットとの間に位置する前記ステアリングコラムの部分に、径方向内側に突出し、前記ステアリングシャフトの径方向の変位を抑える第２バックアップ突起が設けられており、
前記バックアップ突起と前記第２バックアップ突起の軸方向の位置が異なることを特徴とするステアリング装置である。

このような構成により、ステアリングコラムの真円度の低下を防ぎながら、キーロック機構の近傍におけるステアリングシャフトの変位を効果的に抑制することができる。

また、このような構成により、前記バックアップ突起をステアリングコラムを径方向内側に凹ませて形成する場合でも、ステアリングコラムを凹ませる部分を最小限にとどめ、ステアリングコラムの剛性の低下を防ぐことができる。さらに、このような構成により、前記バックアップ突起をステアリングコラムを径方向内側に凹ませて形成する場合でも、ステアリングコラムの剛性の低下を抑えることができる。

また、本発明の好ましい態様は、前記バックアップ突起と前記第２バックアップ突起は、前記ステアリングシャフト側の面が、前記ステアリングシャフトの外周に沿った曲面をしている。

このような構成により、平常時においてステアリングシャフトとバックアップ突起との干渉を防ぎながら、周方向の広い範囲でステアリングシャフトの変位を抑えることができる。

また、本発明の好ましい態様は、前記バックアップ突起と前記第２バックアップ突起が、前記ステアリングシャフトとの間に均一の隙間を設けて配置されている。

このような構成により、ステアリングシャフトの変位の方向に関わらず、安定した変位抑制効果を発揮することができる。

また、本発明の好ましい態様は、前記バックアップ突起と前記第２バックアップ突起は、周方向に長い長方形状をしている。

このような構成により、ステアリングシャフトに生じるトルクの大きさの違いに対応して、幅広い方向のステアリングシャフトの変位を抑えるバックアップ突起を容易に形成することができる。

また、本発明の好ましい態様は、前記バックアップ突起と前記第２バックアップ突起は、前記ステアリングシャフトの中心軸線方向に見たときに、前記中心軸線と前記ロックバーの中心とを通る直線を挟んで線対称に配置されている。

このような構成により、ステアリングシャフトの回転方向に関わらず、ステアリングシャフトの変位を小さく抑えることができる。

また、本発明の好ましい態様は、前記バックアップ突起と前記第２バックアップ突起は、前記ステアリングコラムの周方向において、前記ロックバーよりも、前記ロックバーに径方向に対向する前記ステアリングコラムの部分に近接して配置されている。

このような構成により、ステアリングシャフトの変位を更に小さく抑えることができる。

本発明によれば、ロック装置が取り付けられるステアリングコラムの部分の真円度の低下を防ぎながら、キーロック機構の近傍におけるステアリングシャフトの変位を抑制するステアリング装置を提供することができる。

図１は実施形態に係るステアリング装置を示す側面図である。 図２は実施形態に係るステアリング装置の要部を断面とした側面図である。 図３は図２中に示すIII−III切断面を示す断面図である。 図４は図３中に示すIV−IV切断面を示す断面図である。 図５Ａ、図５Ｂは本実施形態の作用を示すステアリング装置の横断面図である。図５Ａはステアリングホイールを右回り（時計回り）に回転させる力が加わった場合、図５Ｂはステアリングホイールを左回り（反時計回り）に回転させる力が加わった場合を示している。 図６はステアリングシャフトの変位を示す縦断面図である。 図７は本実施形態の作用を示すステアリング装置の要部縦断面図である。 図８は本実施形態の変形例を示すステアリング装置の平面図である。

以下、本発明を乗用車用のチルト・テレスコピック調整式の電動パワーステアリング装置（以下、ステアリング装置と記す）に適用した一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、ステアリングコラムの説明にあたっては、図２，図３中に前後・左右・上下のいずれかを矢印で示し、各部材の位置や方向をこれに沿って説明する。

図１は、本実施形態のステアリング装置１を車体２に取り付けた状態を示す側面図である。ステアリング装置１は、ステアリングコラム３と、ステアリングコラム３に軸支されたステアリングシャフト４と、を主な構成要素としている。

ステアリング装置１は、車両搭載時において、ステアリングシャフト４の後端にステアリングホイール５が取り付けられ、運転者の操作による操舵トルクをステアリングシャフト４によって車両前方へ伝達する。車両前方へ伝達された操舵トルクは、ステアリングシャフト４の前端に取り付けられる自在継手６を介して連結された中間シャフト７に更に伝達される。図１には示さないが、中間シャフト７の下端には電動アシスト機構を備えたステアリングギヤが連結され、運転者がステアリングホイール５を回転させるとステアリングギヤの左右端に連結されたタイロッドを介して前輪が転舵される。

ステアリング装置１は、車両搭載時において、ステアリングコラム３の後部に、キーロック機構を構成するロック装置８が取り付けられる。

ステアリング装置１は、図１中の符号９で示すチルト・テレスコピック調整機構を備えており、運転者が操作レバー１０を操作することによってステアリングコラム３の傾斜角度やステアリングホイール５の前後位置が所定の調整範囲内で調整可能である。

ステアリングコラム３は、前端側の上部に支持部を備えており、その支持部と車体２に取り付けられたピボットブラケット１１とによって車体２に回転可能に取り付けられる。また、ステアリングコラム３の長手方向中央部は、車体取付ブラケット１２によって車両の左右両側から挟持され、操作レバー１０の操作によって上記調整範囲内で固定と解除が可能に構成されている。車両衝突時に運転者がステアリングホイール５に衝突する２次衝突が生じた場合、ステアリングコラム３は、ピボットブラケット１１から離脱し、車体取付ブラケット１２が車体２から離脱することにより、２次衝突の衝撃を吸収する。ロック装置８は、車体取付ブラケット１２とリヤベアリング２１の間に取り付けられている。

次に、図２及び図３を参照しつつ、ステアリングコラム３について説明する。図２は、実施形態に係るステアリング装置の要部を断面とした側面図であり、図３は、図２に示すIII−III断面図である。

ステアリングコラム３は、鋼管を素材とするプレス成型品であり、後端に保持されたリヤベアリング２１と、前端に保持されたフロントベアリング２２とによってステアリングシャフト４を回転可能に支持している。

ステアリングシャフト４は、どちらも鋼管絞り成型品のアウタシャフト２３とインナシャフト２４とからなり、アウタシャフト２３とインナシャフト２４は、インナシャフト２４の後端がアウタシャフト２３の前端部内側に嵌合する形でスプライン結合している。

図２に示すように、アウタシャフト２３には、嵌合部として、径方向に貫通した４つのロック孔２５が周方向に等間隔で穿設されている。ロック装置８から突出するロックバー２６は、ステアリングコラム３の下面に穿孔して形成された貫通孔部２７を通って、これら４つのロック孔２５のいずれかに嵌合する。

ロック装置８のロックバー２６は、運転者がイグニッションキーをＯＦＦ位置に回転させることにより、ロック装置８からアウタシャフト２３側に所定の弾発力をもって突出する。このとき、ロック孔２５がロックバー２６の挿入を許す位置にある場合には、ロックバー２６がロック孔２５内に嵌合して、ステアリングシャフト４の回転が制限され、ステアリングホイール５による操舵ができなくなる。一方、ロックバー２６が突出した際に、ロック孔２５がロックバー２６の挿入を許す位置に無い場合、すなわち、ロックバー２６の先端がアウタシャフト２３の外周面に当接する位置にロック孔２５がある場合、ステアリングホイール５が回転させられると、これに伴ってアウタシャフト２３が回転し、ロック孔２５がロックバー２６の挿入を許す位置に移動したときに、ロック孔２５にロックバー２６が嵌合し、ステアリングシャフト４の回転が制限されて、ステアリングホイール５による操舵ができなくなる。

図２に示すように、ステアリングコラム３のうち、ロック装置８が取り付けられる部分の前方側に隣接する部分には、径方向内側に向かって変形し、アウタシャフト２３側に突出したバックアップ突起３１、３２（図２において３２は不図示）が設けられている。

図４は図３中に示すIV−IV切断面を示す断面図である。

図２ないし図４に示すように、バックアップ突起３１，３２のそれぞれは、周方向に長い長方形状をしており、ステアリングシャフト４の外周面との間に全面において略均一で小さな間隙Ｓをあけてステアリングシャフト４の外周面に沿った曲面を構成する底面部と、該底面の周囲の傾斜面部とを有している。また、図３に示すように、バックアップ突起３１，３２は、上下方向の中央よりも上方に位置し、軸心Ｃを通る上下方向の直線、即ち、軸心Ｃとロックバー２６の中心とを通る直線に対して左右対称に配置されている。バックアップ突起３１，３２は、プレス加工によって容易に形成することができる。

上述のように、バックアップ突起３１、３２の底面をステアリングシャフト４の外周面に沿った長方形状の曲面を構成する形状とすることで、次のような効果を得ることができる。即ち、バックアップ突起３１、３２は、ステアリングシャフト４の変形を、円滑に受け止めながら、変位を小さく抑えることができる。また、ロック作動時にステアリングシャフト４が受けるトルクの大きさは一定ではないため、大きなトルクを受けた場合に、ステアリングシャフト４の回転が進み、ステアリングシャフト４の変形する方向が変化しても、バックアップ突起３１、３２が必ず接しているので、バックアップ突起３１、３２は、幅広いトルクの大きさに対応して、ステアリングシャフト４の変形を抑えることができる。

また、バックアップ突起３１、３２を左右対称に設けることで、ステアリングシャフト４の回転方向に関わらず、ステアリングシャフト４の変位を小さく抑えることができる。左右対称のバックアップ突起３１、３２は、プレス加工する際においても、力をバランス良くかけることが可能となるため、好ましい。

さらに、バックアップ突起３１、３２は、ステアリングコラム３を補強する効果も期待でき、ステアリングコラム３の曲げ剛性を高めることが可能となる。

加えて、ステアリングシャフト４のうち、ロック装置８が取り付けられる部分の前方側に隣接する部分、即ち、ロック装置８と車体取付ブラケット１２の間の部分は、キーロックカラーが装着されたり、ステアリングシャフト４にリヤベアリング２１を装着する肩部となる大径部が設けられたりすることにより、ステアリングコラム３とステアリングシャフト４との隙間が比較的小さくなる。したがって、バックアップ突起３１、３２をロック装置８が取り付けられる部分の前方側に隣接する部分に配置することで、バックアップ突起３１、３２の径方向の寸法、即ち、突出高さを小さくすることができる。

次に、図５Ａ、図５Ｂ、図６、及び図７を参照しつつ、実施形態に係るステアリング装置１の機能について説明する。図５Ａ、図５Ｂは、本実施形態の作用を示すステアリングコラム３の横断面図である。図５Ａはロックバー２６がロック孔２５に嵌合した状態でステアリングホイール５を右回り（時計回り）に回転させる力が加わった場合、図５Ｂはロックバー２６がロック孔２５に嵌合した状態でステアリングホイール５を左回り（反時計回り）に回転させる力が加わった場合を示している。図６は、バックアップ突起を設けない場合のステアリングシャフト４の変位を示す縦断面図である。図７は、本実施形態の作用を示すステアリング装置の要部縦断面図である。

ロック装置８によってステアリングシャフト４がロックされた状態でステアリングホイール５が無理に回転させられた場合、大きなねじり力が作用することで、アウタシャフト２３がロックバー２６から逃げる方向に変位しようとする。具体的には、ステアリングホイール５を時計回りに回転させる力が加わった場合、アウタシャフト２３は、右上方向、即ち、図５Ａに示すａ方向に変位しようとする。また、ステアリングホイール５を反時計回りに回転させる力が加わった場合、アウタシャフト２３は左上方向、即ち、図５Ｂに示すｂ方向に変位しようとする。図６に示すように、バックアップ突起が無い場合、特にステアリングシャフト４の中央部分が大きく変位しようとする。この場合、ステアリングシャフト４の変形は、リヤベアリング２１、ロック装置８の固定部、アウタシャフト２３とインナシャフト２４の嵌合部の順で大きくなり、この嵌合部からフロントベアリング２２に向かって小さくなる。このことは、本実施形態のように、アウタシャフト２３とインナシャフト２４の嵌合部があると顕著に現れる。しかし、本実施形態によれば、バックアップ突起３１、３２がステアリングシャフト４が大きく変位する中央部に比較的近い位置に設けられているため、図５Ａ、図５Ｂに示すように、アウタシャフト２３が少しだけ変位した段階でアウタシャフト２３がバックアップ突起３１，３２に当接する。

つまり、本実施形態において、バックアップ突起３１，３２は、ロック装置８の前方に存在しており、アウタシャフト２３を支持するリヤベアリング２１から距離を離しているため、図７に示すように、アウタシャフト２３の変位が小さくなり、ロックバー２６近傍におけるアウタシャフト２３の変位もごく小さいものとなる。その結果、従来装置に較べてロック孔２５へのロックバー２６の挿入長さを小さく設定することが可能となり、ロック装置８の設計が容易となる。また、円弧状のバックアップ突起３１，３２がロック装置８よりも前方に位置することにより、ロック装置８の固定部位におけるステアリングコラム３の真円度の低下を防ぎ、ロック装置８の確実かつ安定した固定が実現される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。

例えば、バックアップ突起３１、３２は、プレス加工によって形成したものに限られず、ステアリングコラム３の内側に溶接、圧接、ろう接、又は接着などによりバックアップ用の部品を取り付けることにより構成することもできる。また、バックアップ突起３１、３２の数は２つに限られず、上述の２つのバックアップ突起を連続させて１つのものとすることもできる。ただし、バックアップ突起３１、３２の数を１つとすると、２次衝突の衝撃によりステアリングコラム３がバックアップ突起３１、３２を起点として上方に曲がるので、車体取付ブラケット１２よりも前方に配置すると良い。しかし、その場合でも、バックアップ突起３１、３２をロック装置８が取り付けられている部分の前方側に隣接する部分に設けることもできる。複数設ける方が、２つのバックアップ突起の間にステアリングコラム３の加工前の外径が残るので、曲げに対しても強くなる。従って、ステアリング装置１の剛性を保ちながら、より広い角度範囲でステアリングシャフト４の変位を防止することができる。上記実施形態においては、バックアップ突起３１、３２の上部と下部に径方向内側に凹んでいない部分を設けることで、２次衝突時の突き上げ荷重によるステアリングコラム３の上方への曲がりを防止している。なお、バックアップ突起３１、３２の形状も上記実施系形態のものに限られず、楕円形状、正方形状など、種々の形状を採用することができる。

また、上記実施形態は２分割式のステアリングシャフト４を備えたステアリング装置１に本発明を適用したものであるが、本発明は一体型のステアリングシャフト４を備えたステアリング装置にも当然に適用可能である。

また、上記実施形態ではステアリングコラム３が鋼管を素材とするプレス成型品としたが、アルミニウム合金のダイキャスト成型品を採用してもよい。

また、上記実施形態ではステアリングシャフト４にロック孔２５を形成したが、ロックバー２６の先端が嵌入する複数のロック孔を備えたロックカラーをステアリングシャフト４に取り付けるようにしてもよいし、その他の嵌合部を採用することもできる。例えば、径方向外側に突出して軸方向に延びる突起を周方向に複数並べた雄スプライン状の嵌合部を採用しても良い。また、ロック孔２５の数は１つ以上で任意の数を設けることができる。

また、バックアップ突起を複数設ける場合、図８に示すように、各バックアップ突起３１、３２の軸方向の位置が異なるものとしても良い。これにより、ステアリング装置１の剛性の低下を防ぐことができる。また、車体取付ブラケット１２と重なる位置に設けてもよい。

その他、ステアリング装置やステアリングコラムの具体的構成等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

以上によれば、ロック装置８が取り付けられるステアリングコラム３の部分の真円度の低下を防ぎながら、キーロック機構の近傍におけるステアリングシャフト４の変位を抑制するステアリング装置１を提供することができる。

１ ステアリング装置
２ 車体
３ ステアリングコラム
４ ステアリングシャフト
５ ステアリングホイール
６ 自在継手
７ 中間シャフト
８ ロック装置
９ チルト・テレスコピック調整機構
１０ 操作レバー
１１ ピボットブラケット
１２ 車体取付ブラケット
２１ リヤベアリング
２２ フロントベアリング
２３ アウタシャフト
２４ インナシャフト
２５ ロック孔
２６ ロックバー
２７ 貫通孔部
３１，３２ バックアップ突起
Ｃ 軸心
Ｓ 間隙

Claims (6)

1. 操舵トルクを伝達するステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトを少なくとも２つの離間した軸受で回転自在に支持するステアリングコラムと、
   前記ステアリングコラムを車体に固定する車体取付ブラケットと、を有し、
   前記ステアリングコラムは前記車体取付ブラケットよりも車両後方側の位置に径方向に貫通した貫通孔部を備え、
   前記ステアリングシャフトは前記貫通孔部に対応する位置に嵌合部を備えており、
   前記貫通孔部を通って前記嵌合部に嵌合するロックバーを突出し、前記ステアリングシャフトの回転を制限するロック装置が装着可能であるステアリング装置において、
   前記ロック装置よりも車両前方の位置の前記ステアリングコラムの部分に、径方向内側に突出し、前記ロック装置が前記ステアリングシャフトの回転を制限している状態で、前記ステアリングシャフトを回転させる力を加えた時に、前記ロックバーから離れる方向に変形する前記ステアリングシャフトの径方向の変位を抑えるバックアップ突起が設けられており、
   前記ロック装置と前記車体取付ブラケットとの間に位置する前記ステアリングコラムの部分に、径方向内側に突出し、前記ステアリングシャフトの径方向の変位を抑える第２バックアップ突起が設けられており、
   前記バックアップ突起と前記第２バックアップ突起の軸方向の位置が異なることを特徴とするステアリング装置。
2. 前記バックアップ突起と前記第２バックアップ突起は、前記ステアリングシャフト側の面が、前記ステアリングシャフトの外周に沿った曲面をしていることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記バックアップ突起と前記第２バックアップ突起は、前記ステアリングシャフトとの間に略均一の隙間を設けて配置されていることを特徴とする請求項２に記載のステアリング装置。
4. 前記バックアップ突起と前記第２バックアップ突起は、周方向に長い長方形状をしていることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
5. 前記バックアップ突起と前記第２バックアップ突起は、前記ステアリングシャフトの中心軸線方向に見たときに、前記中心軸線と前記ロックバーの中心とを通る直線を挟んで線対称に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
6. 前記バックアップ突起と前記第２バックアップ突起は、前記ステアリングコラムの周方向において、前記ロックバーよりも、前記ロックバーに径方向に対向する前記ステアリングコラムの部分に近接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。

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