JP6410645B2 - ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明はステアリング装置に関する。

特許文献１では、ねじりコイルばねからなる付勢ばねにより支持軸回りに回転付勢された偏心カムの凹凸が、インナーコラム側に噛み込むことで、テレスコロックが達成される。また、調節レバーとともに締付軸と一体回転する解除レバーが、付勢ばねに抗して偏心カムを解除方向に回転変位させることで、テレスコロックが解除される。

特開２０１０−２５４２０４号公報

支持軸を二次衝突時に破断可能な部材（樹脂部材等）で構成する場合を想定する。その場合、通常時において、操作レバーを操作するときの荷重負荷によって、支持軸が変形し、支持軸によって支持されている部材の回転運動に影響を与えることが懸念される。
このため、可及的に、操作レバーの操作力がばらついたり、操作力のピーク値が高くなったりして、操作レバーの回転操作が行い難くなるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、支持軸の変形を抑制して操作レバーの回転操作を行い易くするステアリング装置を提供することである。

請求項１の発明は、軸方向（Ｘ）に伸縮可能なステアリングシャフト（３）と、スリット（２６）と前記スリットの両側に配置された一対の被締付部（１９）とを含むアウタージャケット（１２）と、前記アウタージャケットに嵌合されたインナージャケット（１１）とを含み、前記ステアリングシャフトを回転可能に支持する軸方向に伸縮可能なコラムジャケット（８）と、前記一対の被締付部の締付軸挿通孔（２９）に挿通された締付軸（２１）と、前記締付軸を回転操作する操作レバー（２０）と、を含み、前記締付軸を介して前記一対の被締付部を締め付けることにより前記アウタージャケットに前記インナージャケットを保持させる締付機構（１８）と、被係合歯（４１）を形成し前記インナージャケットに固定された被係合歯形成部材（４０）と、前記一対の被締付部の支持孔（３８）によって支持された一対の端部（５０ａ，５０ｂ）を含み二次衝突時に破断する支持軸（５０）と、前記支持軸の前記一対の端部間の所定領域（ＰＡ）の外周（５０ｃ）に嵌合された筒状の補強部材（６０）と、前記被係合歯に係合する係合歯（７２ａ）を含み、前記支持軸によって前記補強部材を介して回転可能に支持され、前記操作レバーの操作に応じて回転することにより、前記被係合歯に対して前記係合歯を係合または係合解除させる係合歯形成部材（７０）と、を備えるステアリング装置（１）を提供する。

なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
請求項２のように、前記支持軸は、前記支持軸の前記所定領域の両側位置に配置されて二次衝突時に破断する一対の破断予定部（Ｈ）を含んでいてもよい。

請求項３のように、前記補強部材は、前記支持軸の強度よりも高い強度を有していてもよい。

請求項１の発明によれば、補強部材により補強された支持軸は、係合歯形成部材からの荷重負荷による変形を抑制される。このため、操作レバーの操作に伴う係合歯形成部材の回転運動を円滑に行うことができる。可及的に操作レバーの操作が行い易くなる。
請求項２の発明によれば、支持軸において、補強部材が嵌合される部分と補強部材の両側の一対の破断予定部との間に、強度差がある。このため、二次衝突時に一対の破断予定部の破断が促進される。

請求項３の発明によれば、支持軸において、高強度の補強部材の嵌合により補強された所定領域と補強部材の両側の一対の破断予定部との間の強度差が拡大される。これにより、二次衝突時に、一対の破断予定部が確実に破断する。

本発明の一実施形態のステアリング装置の概略構成を示す一部破断模式的側面図である。 ステアリング装置の概略斜視図である。 ステアリング装置の要部の断面図であり、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断された断面図に相当する。 ステアリング装置の要部の断面図であり、ツースロック機構のロック状態を示している。 ステアリング装置の要部の断面図であり、ツースロック機構のアンロック状態を示している。 ステアリング装置の要部の断面図であり、ツースロック機構の係合歯形成部材を支持する機構を示している。

図１は本発明の一実施形態のステアリング装置の概略構成を示す一部破断模式的側面図である。図１を参照して、ステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２が一端（軸方向上端）に連結されたステアリングシャフト３と、インターミディエイトシャフト４等を介してステアリングシャフト３と連結された転舵機構５と備えている。
転舵機構５は、操舵部材２の操舵に連動して転舵輪（図示せず）を転舵する例えばラックアンドピニオン機構である。操舵部材２の回転は、ステアリングシャフト３およびインターミディエイトシャフト４等を介して転舵機構５に伝達される。また、転舵機構５に伝達された回転は、図示しないラック軸の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪が転舵される。

ステアリングシャフト３は、例えばスプライン嵌合やセレーション嵌合によって相対摺動可能に嵌合された筒状のアッパーシャフト６とロアーシャフト７とを有している。操舵部材２は、アッパーシャフト６の一端に連結されている。また、ステアリングシャフト３は、軸方向Ｘに伸縮可能である。
ステアリング装置１は、ステアリングシャフト３を回転可能に支持する中空のコラムジャケット８を備える。ステアリングシャフト３は、コラムジャケット８内に挿通されており、複数の軸受９，１０を介してコラムジャケット８によって回転可能に支持されている。

コラムジャケット８は、相対摺動可能に嵌合された例えばアッパージャケットである筒状のインナージャケット１１と、例えばロアージャケットである筒状のアウタージャケット１２とを有している。コラムジャケット８は、軸方向Ｘに伸縮可能である。
アッパー側のインナージャケット１１は、軸受９を介して軸方向Ｘに同行移動可能にアッパーシャフト６に連結されている。ロアー側のアウタージャケット１２は、軸受１０を介してロアーシャフト７を回転可能に支持している。
ステアリング装置１は、車体１３に固定される固定ブラケット１４と、固定ブラケット１４によって支持されたチルト中心軸１５と、アウタージャケット１２の外周に固定され、チルト中心軸１５によって回転可能に支持されたコラムブラケット１６とを備える。コラムジャケット８およびステアリングシャフト３は、チルト中心軸１５の中心軸線であるチルト中心ＣＣを支点にしてチルト方向Ｙに回動可能（チルト可能）となっている。

チルト中心ＣＣ回りにステアリングシャフト３およびコラムジャケット８を回動（チルト）させることで、操舵部材２の位置を調整できるようになっている（いわゆるチルト調整）。また、ステアリングシャフト３およびコラムジャケット８を軸方向Ｘに伸縮させることで、操舵部材２の位置を調整できるようになっている（いわゆるテレスコ調整）。
ステアリング装置１は、車体１３に固定されるブラケット１７と、アウタージャケット１２の軸方向Ｘの上部に単一の材料で一体に設けられた一対の被締付部１９を締め付けることによりチルトロックおよびテレスコロックを達成する締付機構１８とを備える。

図１および概略斜視図である図２に示すように、締付機構１８は、運転者が回転操作する操作部材としての操作レバー２０と、操作レバー２０と一体回転可能な締付軸２１とを備える。締付軸２１の中心軸線Ｃ１が、操作レバー２０の回転中心に相当する。
図２に示すように、アウタージャケット１２は、軸方向Ｘの上端から下方に延びるスリット２６を形成している。一対の被締付部１９は、スリット２６の両側に配置されている。一対の被締付部１９をクランプすることにより、アウタージャケット１２は、弾性的に縮径可能である。

アウタージャケット１２は、軸方向Ｘに延びる案内溝２７を形成している。案内溝２７には、インナージャケット１１に固定された被案内突起２８が嵌合している。案内溝２７は、被案内突起２８を介してインナージャケット１１の軸方向移動を案内しつつ、アウタージャケット１２に対するインナージャケット１１の回転を規制する。また、案内溝２７と被案内突起２８との嵌合により、アウタージャケット１２からのインナージャケット１１の抜けが防止されている。

締付機構１８は、締付軸２１を介してブラケット１７をアウタージャケット１２の一対の被締付部１９に締め付けることによりチルトロックを達成する。
また、締付機構１８は、アウタージャケット１２の一対の被締付部１９を締め付けることにより、縮径させたアウタージャケット１２によってインナージャケット１１を軸方向Ｘに移動不能にクランプさせてテレスコロックを達成する。これにより、操舵部材２の位置が、車体１３（図１参照）に対して固定される。

締付軸２１は、ブラケット１７の一対の側板２２（図１では一方の側板２２のみを示してある）にそれぞれ設けられチルト方向Ｙに延びるチルト用長孔２３を挿通している。
図３に示すように、ブラケット１７は、車体１３に取り付けられた取付板２４と、取付板２４の両端からチルト方向Ｙの下方に延びる一対の側板２２とを備えている。
アウタージャケット１２の一対の被締付部１９は、一対の側板２２間に配置され、対応する側板２２の内側面２２ｂにそれぞれ沿う板状をなしている。各側板２２の内側面２２ｂが、それぞれ対応する被締付部１９の外側面１９ａに対向している。

アウタージャケット１２の各被締付部１９には、締付軸２１が挿通される円孔からなる締付軸挿通孔２９が形成されている。締付軸２１と、アウタージャケット１２と、インナージャケット１１と、ステアリングシャフト３とは、チルト調整時に、チルト方向Ｙに一体に移動する。
締付軸２１は、ブラケット１７の両側板２２のチルト用長孔２３およびアウタージャケット１２の両被締付部１９の締付軸挿通孔２９を挿通するボルトからなる。締付軸２１の一端に設けられた大径の頭部２１ａは、操作レバー２０と一体回転可能に固定されている。

締付機構１８は、締付軸２１の頭部２１ａと一方の側板２２との間に介在し、操作レバー２０の操作トルクを締付軸２１の軸力（一対の側板２２を締め付けるための締付力）に変換する力変換機構３０をさらに備える。
力変換機構３０は、操作レバー２０と一体回転に連結され締付軸２１に対して締付軸方向Ｊの移動が規制された回転カム３１と、回転カム３１に対してカム係合し、一方の側板２２を締め付ける非回転カムである一方の締付部材３２とを含む。

締付機構１８は、締付軸２１の他端のねじ部２１ｂに螺合したナット３３と、他方の側板２２を締め付ける他方の締付部材３４と、他方の締付部材３４とナット３３との間に介在する介在部材３５とをさらに備える。
介在部材３５は、ナット３３と他方の締付部材３４との間に介在するワッシャ３６と、ワッシャ３６と他方の締付部材３４との間に介在する針状ころ軸受３７とを備える。

ナット３３とブラケット１７の他方の側板２２との間に、他方の締付部材３４と、介在部材３５とが介在している。回転カム３１と、一方の締付部材３２（非回転カム）と、他方の締付部材３４と、介在部材３５とは、締付軸２１の外周によって支持されている。
一方の締付部材３２（非回転カム）および他方の締付部材３４は、それぞれ対応する側板２２を締め付ける締付板部３２ａ，３４ａと、それぞれ対応するチルト用長孔２３に嵌合したボス部３２ｂ，３４ｂとを有している。各ボス部３２ｂ，３４ｂと対応するチルト用長孔２３との嵌合によって、各締付部材３２，３４の回転が規制されている。

また、一方の締付部材３２（非回転カム）および他方の締付部材３４は、締付軸２１によって締付軸方向Ｊに移動可能に支持されている。
操作レバー２０のロック方向への回転に伴って、回転カム３１が一方の締付部材３２（非回転カム）に対して回転することにより、一方の締付部材３２が締付軸方向Ｊに移動されて、両締付部材３２，３４（の締付板部３２ａ，３４ａ）の間で、ブラケット１７の一対の側板２２がクランプされて締め付けられる。

これにより、ブラケット１７の各側板２２が、アウタージャケット１２の対応する被締付部１９を締め付ける。その結果、アウタージャケット１２のチルト方向Ｙの移動が規制されて、チルトロックが達成される。また、両被締付部１９が締め付られることで、アウタージャケット１２が、弾性的に縮径してインナージャケット１１を締め付ける。これにより、インナージャケット１１の軸方向Ｘの移動が規制されて、テレスコロックが達成される。

図４および図５に示すように、ステアリング装置１は、テレスコロックの保持力を向上するためのツースロック機構ＴＬを備えている。図４はツースロック機構ＴＬのロック状態を示し、図５はツースロック機構ＴＬのアンロック状態（ロック解除状態）を示している。
ツースロック機構ＴＬは、インナージャケット１１の外周１１ａに固定された被係合歯形成部材４０と、一対の被締付部１９によって支持された支持軸５０と、支持軸５０に筒状の補強部材６０を介して回転可能に支持された係合歯形成部材７０と、締付軸２１の回転に係合歯形成部材７０の回転を連動させる連動機構８０とを備える。

被係合歯形成部材４０は、多数の被係合歯４１を軸方向Ｘに所定間隔毎に並べて形成している。素材となる長尺板に、多数の溝４２を軸方向Ｘの所定間隔毎に形成し、隣接する溝４２間に、各被係合歯４１が形成されてもよい。
図６に示すように、支持軸５０は、支持軸５０の中心軸方向である支持軸方向Ｋの両端に第１端部５０ａおよび第２端部５０ｂを備える。また、支持軸５０の外周５０ｃは、第１端部５０ａに設けられた大径部５１と、大径部５１を除く残りの部分に設けられ、大径部５１よりも径の小さい小径部５２と、大径部５１と小径部５２との間に形成された軸直角面からなる段部５３とを含む。

第１端部５０ａの大径部５１は、一方（図６において右方）の被締付部１９の支持孔３８によって直接支持されている。第２端部５０ｂは、他方（図６において左方）の被締付部１９の支持孔３８に圧入固定された筒状のブッシュ３９に挿通されて支持されている。ブッシュ３９は、支持孔３８に圧入固定されるため、支持孔３８に対するブッシュ３９の軸方向移動が規制されている。

具体的には、ブッシュ３９は、補強部材６０の端面と当接する一端面３９ａを備え、また、一端面３９ａとは反対側の端部に、径方向外方に延びる位置決めフランジ３９ｂを備えている。
位置決めフランジ３９ｂは、他方の被締付部１９の外側面１９ａに設けられた収容凹部１９ｃに収容されている。収容凹部１９ｃは、支持孔３８と連通しており、支持孔３８よりも大径である。位置決めフランジ３９ｂの端面が、収容凹部１９ｃの底部１９ｄと当接することにより、ブッシュ３９が支持孔３８の軸方向に位置決めされている。

補強部材６０は、支持軸５０の両端部５０ａ，５０ｂ間の外周５０ｃの所定領域ＰＡ（小径部５２の一部の軸方向領域に相当）に嵌合されている。補強部材６０は、ブッシュ３９の一端面３９ａと段部５３との間に介在している。ブッシュ３９の一端面３９ａおよび段部５３は、一対の被締付部１９間（すなわちスリット２６内）に配置されている。
補強部材６０の一端部６０ａは、大径部５１と小径部５２との間の段部５３に当接している。具体的には、補強部材６０の一端部６０ａに設けられて径方向外方に延びるフランジ６１が、段部５３に当接している。補強部材６０の他端部６０ｂの端面は、ブッシュ３９の一端面３９ａと当接している。

補強部材６０のフランジ６１は、係合歯形成部材７０のボス部７１の一端面と支持軸５０の段部５３との間に介在している。フランジ６１は、補強部材６０の全体が、ボス部７１の内部に嵌まり込んでしまうこを防止している。
支持軸５０の第１端部５０ａ（すなわち大径部５１）と対向する側板２２との間に、支持軸５０の第１端部５０ａと一体に設けられた付勢部材９０が介在している。付勢部材９０は、側板２２を押圧する反力で、支持軸５０を、支持軸方向Ｋの第２端部２０ｂ側である付勢方向Ｋ２に付勢している。

付勢部材９０は、一方の被締付部１９の外側面１９ａに設けられた収容凹部１９ｅに収容されている。収容凹部１９ｅは、支持孔３８と連通しており、支持孔３８よりも大径である。
付勢部材９０による付勢力は、段部５３および補強部材６０を介して、ブッシュ３９の一端面３９ａによって受けられる。支持軸５０の付勢方向Ｋ２の移動が、ブッシュ３９の一端面３９ａによって規制される。すなわち、ブッシュ３９の一端面３９ａが、支持軸５０を付勢方向Ｋ２に位置決めする位置決め部として機能している。換言すると、他方の被締付部１９が、ブッシュ３９を介して、支持軸５０を間接的に位置決めする。

支持軸５０は、補強部材６０の嵌合により補強された所定領域ＰＡの両側位置（すなわち補強部材６０の両側位置）に、一対の破断予定部Ｈを設けている。二次衝突時において、支持軸５０は、一対の破断予定部Ｈで破断する。具体的には、二次衝突時に、ステアリングシャフト３からインナージャケット１１および被係合歯形成部材４０を介して係合歯形成部材７０に所定以上の衝撃荷重が与えられることで、支持軸５０は、一対の破断予定部Ｈで破断する。

補強部材６０は、支持軸５０の強度よりも高い強度を有しており、所定領域ＰＡに対する補強度合いを強めている。支持軸５０が樹脂製である場合、補強部材６０として、支持軸５０を形成する樹脂よりも高い強度を持つ樹脂部材または金属部材が用いられる。補強部材６０は例えばカラーである。
係合歯形成部材７０は、支持軸５０の外周の回りを取り囲むボス部７１と、ボス部７１の外周から突出状に延び、先端に被係合歯４１に係合可能な係合歯７２ａを形成した係合歯形成腕７２とを備えている。

連動機構８０は、締付軸２１に一体回転可能に連結されたカム部材８１と、係合歯形成部材７０と一体回転可能に設けられカム部材８１に従動するカムフォロワ腕７３と、カムフォロワ腕７３を介して係合歯７２ａが被係合歯４１に噛み合う方向に係合歯形成部材７０を回転付勢する付勢部材８２とを備えている。
カム部材８１は、締付軸２１の外周に嵌合されたボス部８１ａと、ボス部８１ａから径方向外方へ突出するカム突起８１ｂとを含む。

付勢部材８２は、例えはねじりばねからなる。すなわち、付勢部材８２は、係合歯形成部材７０のボス部７１を取り囲むコイル部８２ａと、コイル部８２ａから延びカム部材８１のボス部８１ａの外周に係合する第１係合部８２ｂと、カムフォロワ腕７３に係合する第２係合部８２ｃとを備えている。
付勢部材８２は、図４において反時計回りに（図４において白抜き矢符で示す）、係合歯形成部材７０を回転付勢している。付勢部材８２により反時計回りに回転付勢された係合歯形成部材７０の係合歯７２ａが被係合歯４１に噛み合う状態で、図４に示すように、ツースロックが達成されている。

すなわち、図５に示すアンロック状態から、操作レバー２０および締付軸２１を締付軸２１の中心軸線Ｃ１回りにロック方向（図５において時計回り）に回転させると、カム突起８１ｂが、支持軸５０の中心軸線Ｃ２を中心とする、カムフォロワ腕７３の反時計回りの回転を許容する。このため、付勢部材８２の働きで、係合歯形成部材７０が反時計回りに回転し、図４に示すように、係合歯７２ａが被係合歯４１に噛み合うことによりツースロックが達成される。

一方、図４に示すロック状態から、操作レバー２０をアンロック方向（図４において反時計回り）に回転させると、図５に示すように、カム突起８１ｂが、付勢部材８２に抗して、カムフォロワ腕７３を介して係合歯形成部材７０を中心軸線Ｃ２を中心として時計回りに回転させる。このため、被係合歯４１に対する係合歯７２ａの噛み合いが外れ、ツースロックが解除される。

本実施形態によれば、補強部材６０により補強された支持軸５０が、係合歯形成部材７０からの荷重負荷による変形を抑制される。このため、操作レバー２０の回転操作に伴う係合歯形成部材７０の回転運動を円滑に行うことができる。可及的に、操作レバー２０の操作力のばらつきを低減し、操作力のピーク値を下げることができる。その結果、操作レバー２０の回転操作が行い易くなる。

また、支持軸５０において、補強部材６０が嵌合される部分と、補強部材６０の両側の一対の破断予定部Ｈとの間に、強度差がある。このため、二次衝突時に一対の破断予定部Ｈの破断を促進して、一対の破断予定部Ｈで確実に破断させることができる。
また、補強部材６０が支持軸５０よりも高い強度を持つ。このため、支持軸５０において、高強度の補強部材６０の嵌合により補強された部分と補強部材６０の両側の一対の破断予定部Ｈとの間の強度差が拡大される。これにより、二次衝突時に、一対の破断予定部Ｈが確実に破断する。可及的に安定した衝撃吸収を達成することができる。

本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、ステアリング装置１は、マニュアルタイプに限らず、電動モータの動力をステアリングシャフト３に与えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置であってもよい。その他、本発明は、本発明の特許請求の範囲記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。

１…ステアリング装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、５…転舵機構、８…コラムジャケット、１１…インナージャケット、１２…アウタージャケット、１３…車体、１７…ブラケット、１８…締付機構、１９…被締付部、１９ａ…外側面、１９ｃ…収容凹部、１９ｄ…底部、１９ｅ…収容凹部、２０…操作レバー、２１…締付軸、２２…側板、２２ｂ…内側面、２６…スリット、３８…支持孔、３９…ブッシュ、３９ａ…一端面（位置決め部）、３９ｂ…位置決めフランジ、４０…被係合歯形成部材、４１…被係合歯、５０…支持軸、５０ａ…第１端部、５０ｂ…第２端部、５０ｃ…外周、５１…大径部、５２…小径部、５３…段部、６０…補強部材、６０ａ…一端部、６０ｂ…他端部、６１…フランジ、７０…係合歯形成部材、７１…ボス部、７２…係合歯形成腕、７２ａ…係合歯、７３…カムフォロワ腕、８０…連動機構、８１…カム部材、８１ａ…ボス部、８１ｂ…カム突起、８２…付勢部材、Ｈ…破断予定部、Ｋ…支持軸方向、ＰＡ…所定領域、Ｘ…軸方向

Claims (3)

1. 軸方向に伸縮可能なステアリングシャフトと、
   スリットと前記スリットの両側に配置された一対の被締付部とを含むアウタージャケットと、前記アウタージャケットに嵌合されたインナージャケットとを含み、前記ステアリングシャフトを回転可能に支持する軸方向に伸縮可能なコラムジャケットと、
   前記一対の被締付部の締付軸挿通孔に挿通された締付軸と、前記締付軸を回転操作する操作レバーと、を含み、前記締付軸を介して前記一対の被締付部を締め付けることにより前記アウタージャケットに前記インナージャケットを保持させる締付機構と、
   被係合歯を形成し前記インナージャケットに固定された被係合歯形成部材と、
   前記一対の被締付部の支持孔によって支持された一対の端部を含み二次衝突時に破断する支持軸と、
   前記支持軸の前記一対の端部間の所定領域の外周に嵌合された筒状の補強部材と、
   前記被係合歯に係合する係合歯を含み、前記支持軸によって前記補強部材を介して回転可能に支持され、前記操作レバーの操作に応じて回転することにより、前記被係合歯に対して前記係合歯を係合または係合解除させる係合歯形成部材と、を備えるステアリング装置。
2. 請求項１において、前記支持軸は、前記支持軸の前記所定領域の両側位置に配置されて二次衝突時に破断する一対の破断予定部を含むステアリング装置。
3. 請求項１または２において、前記補強部材は、前記支持軸の強度よりも高い強度を有するステアリング装置。

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