(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
後端部にステアリングホイールが装着される第１のステアリングシャフトと、
その内部に前記第１のステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリングコラムと、
このステアリングコラムに取り付けられ、車体側構造部材に保持固定されると共に、減速ギヤ機構と電動モータとの保持に供される減速ギヤボックスと、
この減速ギヤボックスに回動自在に保持されると共に、ステアリングシャフトの一部を構成し、前記電動モータの回転が前記減速機構を介して伝達されるアウトプットシャフトと、
このアウトプットシャフトにユニバーサルジョイントを介して連結されると共に、その一部に衝撃吸収機構を備えた第２のステアリングシャフトとを有する衝撃吸収式電動パワーステアリング装置において、
前記アウトプットシャフトと前記ユニバーサルジョイントとの間のステアリングシャフトに衝撃に伴って全長が縮まる機構が設けられたことを特徴とする衝撃吸収式電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記第１のステアリングシャフトまたはステアリングコラムがエネルギー吸収可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記第２のステアリングシャフトは折れ曲がりによってエネルギー吸収可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
後端部にステアリングホイールが装着される第１のステアリングシャフトと、
内部に前記第１のステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリングコラムと、
このステアリングコラムと車体側構造部材との間に設けられ、操舵動力補助用の電動モータと減速ギヤ機構との保持に供される剛体製減速ギヤボックスと、
この減速ギヤボックスに回動自在に保持されると共に、ステアリングシャフトの一部を構成し、前記電動モータの回転が前記減速機構を介して伝達されるアウトプットシャフトと、
このアウトプットシャフトにユニバーサルジョイントを介して連結されると共に、その一部に衝撃吸収機構を備えた第２のステアリングシャフトと
を有する衝撃吸収式電動パワーステアリング装置において、
前記ステアリングコラムは前記剛体製減速ギヤボックスに直接保持固定されて該剛体製減速ギヤボックスを介して前記車体側構造部材に回動のみ可能に取り付けられており、
前記アウトプットシャフトと前記ユニバーサルジョイントとの間のステアリングシャフトに衝撃に伴って全長が縮まる機構が設けられたことを特徴とする衝撃吸収式電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝撃吸収式電動パワーステアリング装置に係り、詳しくは、一次衝突時における衝撃エネルギ吸収量の増大を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車が他の自動車や建造物等に衝突した場合、ステアリングギヤを保持するクロスメンバ等が後退し、ステアリングシャフトが車室内に進入する虞がある。そこで、近年の自動車では、このような事態を未然に防ぐべく、特開平１０−７６９５８号公報等に記載されたように、衝撃吸収式ステアリング装置が広く採用されている。衝撃吸収式ステアリング装置は、ステアリングシャフトなどが衝撃エネルギを吸収しながらコラプス（短縮動）するもので、ステアリングシャフトをアウタシャフトとインナシャフトとに分割すると共に、両シャフトをセレーション等により摺動可能に結合させたものが一般的である。通常、アウタシャフトとインナシャフトとの間には、コラプスに抗する衝撃吸収機構が設けられており、所定値以上の軸方向荷重が作用したときにステアリングシャフトなどがコラプスし、その際にエネルギ吸収手段により衝撃エネルギが吸収される。
【０００３】
一方、近年の自動車用ステアリング装置としては、エンジンの駆動損失を抑制すると共に小排気量の軽自動車等への採用も可能にするべく、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：Electric Power Steering system と記す）の開発が進められている。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ピニオンアシスト型等に分類され、その型式に応じてステアリングシャフトやステアリングギヤピニオン等に対してアシストが行われる。コラムアシスト型のＥＰＳでは、前述した特開平１０−７６９５８号公報等に記載されたように、ステアリングコラムの先端に車体側構造部材に固定される減速ギヤボックスが一体化され、この減速ギヤボックスに電動モータが取り付けられている。電動モータの回転は、減速ギヤボックスに収納されたウォーム減速機構により減速された後、ステアリングシャフトの一部を構成するアウトプットシャフトに伝達される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した衝撃吸収式ステアリング装置にコラムアシスト型のＥＰＳを採用した場合、以下に述べる理由により、一次衝突時における衝撃による変位量の吸収が十分に行われないことがあった。
通常、この種のステアリング装置においては、車室側のステアリングシャフトに、ステアリングホイールが装着される第１のステアリングシャフト（ステアリングアッパシャフト）と、アウトプットシャフトにユニバーサルジョイントを介して連結される第２のステアリングシャフト（ステアリングインタミシャフトあるいはステアリングロアシャフト）とに分割される。ところが、第１のステアリングシャフト側に二次衝突に対応する衝撃エネルギ吸収機構が設けられると、減速ギヤボックスが前方に位置することになり、第２のステアリングシャフトの全長が通常のものより短くなることが多い。そのため、二次衝突側での変位吸収量を維持するために、一次衝突によるステアリングギヤ後退等により、車体側構造部材が変形したりすることによる変位を、第２のステアリングシャフトの衝撃吸収機構で吸収し切れず、車体側構造部材から減速ギヤボックスが脱落し、第１のステアリングシャフトが運転者側に後退する虞があった。
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、一次衝突時における衝撃による変位吸収量の増大を図った衝撃吸収式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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するべく、
後端部にステアリングホイールが装着される第１のステアリングシャフトと、
その内部に前記第１のステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリングコラムと、
このステアリングコラムに取り付けられ、車体側構造部材に保持固定されると共に、減速ギヤ機構と電動モータとの保持に供される減速ギヤボックスと、
この減速ギヤボックスに回動自在に保持されると共に、ステアリングシャフトの一部を構成し、前記電動モータの回転が前記減速機構を介して伝達されるアウトプットシャフトと、
このアウトプットシャフトにユニバーサルジョイントを介して連結されると共に、その一部に衝撃吸収機構を備えた第２のステアリングシャフトとを有する衝撃吸収式電動パワーステアリング装置において、
前記アウトプットシャフトと前記ユニバーサルジョイントとの間のステアリングシャフトに衝撃に伴って全長が縮まる機構が設けられたことを特徴とする衝撃吸収式電動パワーステアリング装置を提案する。
この発明によれば、一次衝突時における衝撃による変位は、第２のステアリングシャフトに設けられた衝撃エネルギ吸収機構のみならず、アウトプットシャフトとユニバーサルジョイントとの間に設けられた衝撃吸収機構によっても吸収され、車体側構造部材の変形や減速ギヤボックスの脱落が起こり難くなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
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、本発明に係る衝撃吸収式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、同図中の符号１はステアリングコラムを示す。ステアリングコラム１は、チルト機構３とピボットピン５とを介して、車体構造部材たるクロスメンバ７，９に固定されている。ステアリングコラム１には、その内部に第１のステアリングシャフトたるステアリングアッパシャフト１１が回動自在に支持されると共に、先端部に電動モータ１３や減速ギヤボックス１５，アウトプットシャフト１７等からなる電動アシスト機構１９が一体化されている。
【０００７】
本実施形態の場合、減速ギヤボックス１５は、アルミ合金を素材とする鋳造品であり、その上部には前述したピボットピン５が回動自在に保持されている。図１中、２１は第２のステアリングシャフトたる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２３を介してアウトプットシャフト１７の先端に連結されている。
【０００８】
ステアリングアッパシャフト１１の後端にはステアリングホイール２５が取り付けられており、運転者がステアリングホイール２５を回動させると、その回転力が電動アシスト機構１９により増大された後、アウトプットシャフト１７を介してステアリングインタミシャフト２１に伝達され、更に図示しないステアリングロアシャフトを介してステアリングギヤに伝達される。
【０００９】
図２（図１中のＡ部拡大断面図）に示したように、ステアリングインタミシャフト２１は、先端にジョイントヨーク３１が溶接・一体化された第１アウタチューブ３３と、第１アウタチューブ３３の後方に配置された第２アウタチューブ３５と、両アウタチューブ３３，３５に嵌挿されたインナシャフト３７とからなっている。両アウタチューブ３３，３５とインナシャフト３７とは、それぞれセレーション結合されると共に、両アウタチューブ３３，３５に形成された貫通孔４１，４３とインナシャフト３７に形成された環状溝４５，４７とが樹脂ピン５１，５３により係止されている。図２中、５５はインナシャフト３７に形成された小径の脆弱部である。
【００１０】
一方、図３（図１中のＢ部拡大断面図）に示したように、アウトプットシャフト１７も、先端にユニバーサルジョイント２３のジョイントヨーク６１が溶接・一体化されたアウタチューブ６３と、アウタチューブ６３に嵌挿されたインナシャフト６５とからなっている。アウタチューブ６３とインナシャフト６５とは、セレーション結合されると共に、アウタチューブ６３に形成された貫通孔６７とインナシャフト６５に形成された環状溝６９とが樹脂ピン５１により係止されている。
【００１１】
また、図３に吸収機構を設ける場合は、アウトプットシャフト１７においては、図４の要部断面図に示したように、インナシャフト６５側には衝撃吸収機構として不完全セレーション部７１が一部に形成されている。この不完全セレーション部７１は図５に示したように、セレーションの谷部を一部切り残したもので、アウタチューブ６３内をインナシャフト６５が摺動する際に大きな抵抗となる。尚、不完全セレーション部７１の前後端には傾斜が設けられており、アウタチューブ６３内をインナシャフト６５が摺動する際において、アウタチューブ６３側のセレーションとの囓りや急激な荷重変動が防止される。
【００１２】
以下、本実施形態の作用を説明する。
車両の衝突に伴いステアリングギヤを保持したクロスメンバ等が後退した場合、図示しないステアリングロアシャフトを介して、ステアリングインタミシャフト２１には大きな軸方向荷重が作用する。すると、ステアリングインタミシャフト２１では、樹脂ピン５１，５３の頭部が切断され、図６に示したように、第１，第２アウタチューブ３３，３５内にインナシャフト３７が進入する。これにより、ステアリングインタミシャフト２１は所定量コラプスし、衝撃による変位の吸収がなされる。
【００１３】
一方、ステアリング２１に作用した軸方向荷重は、ステアリング２１に連結されたアウトプットシャフト１７にも作用する。したがって、アウトプットシャフト１７においても、樹脂ピン５１が切断され、図６に示したように、アウタチューブ６３内にインナシャフト６５が進入する。これにより、アウトプットシャフト１７は所定量コラプスし、衝撃の吸収がなされる。また、吸収機構を設ける場合は、不完全セレーション部７１による摺動抵抗により衝撃エネルギの吸収がなされる。
【００１４】
このように、本実施形態では、ステアリングインタミシャフト２１のみならず、アウトプットシャフト１７においても衝撃エネルギが吸収されるため、従来装置に較べてクロスメンバ９の変形や減速ギヤボックス１５の脱落が遙かに起こり難くなった。尚、本実施形態の場合、ステアリングインタミシャフト２１およびアウトプットシャフト１７により衝撃エネルギが完全に吸収できない場合、図７に示したように、ステアリングインタミシャフト２１側のインナシャフト３７が脆弱部５５で折れ曲り、減速ギヤボックス１５やクロスメンバ９に過大な荷重が掛かることが防止される。折れ曲がりの手段としては、他にベローズタイプなどでも良い。又、折れ曲がらなくても、折損させる手段でも過大な荷重が掛かることが防止される。
【００１５】
図８〜図１０には、衝撃エネルギ吸収機構の三つの変形例をそれぞれ示してある。図８に示した第１の変形例では、インナシャフト６５の一部に凹部８１を形成し、この凹部８１に鋼球８３を収納したもので、鋼球８３がアウタチューブ６３側のセレーションの山部と所定の圧力をもって圧接している。この変形例によれば、アウタチューブ６３内をインナシャフト６５が摺動する際に、鋼球８３と圧接したアウタチューブ６３側のセレーションの山部が塑性あるいは弾性変形し、その変形抵抗により衝撃エネルギが吸収される。
【００１６】
また、図９に示した第２の変形例は、鋼球８３を１２０゜間隔で３箇所に設けたもので、第１の変形例に較べて衝撃エネルギの吸収量が容易に調整可能となる他、各鋼球８３の軸方向位置をずらすことでピーク荷重の発生を抑制することも可能となる。一方、図１０に示した第３の変形例は、真円形状のアウタチューブ６３とインナシャフト（インナチューブ）６５とを嵌合させた上で、その一部を楕円形状に変形させたもので、摺動時に両者が弾性あるいは塑性変形することで衝撃エネルギが吸収される。尚、第３の変形例においては、アウタチューブ６３とインナシャフト６５とを単なる円管としてもよいし、セレーション接合してもよい。
【００１７】
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、上記実施形態はチルト機構を有する衝撃吸収式電動パワーステアリング装置に本発明を適用したものであるが、チルト機構を備えないものに適用してもよい。また、ステアリングインタミシャフトやアウトプットシャフトに設けるコラプシブル機構や衝撃エネルギ吸収機構としては、実施形態で挙げたセレーションタイプの他、スプラインやボールを埋め込んだタイプ等を採用してもよい。その他、ステアリング装置の具体的構成についても、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。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る衝撃吸収式電動パワーステアリング装置によれば、ステアリングコラムの先端に取り付けられ、車体側構造部材に固定されると共に、減速ギヤ機構と電動モータとの保持に供される減速ギヤボックスと、この減速ギヤボックスに回動自在に保持されると共に、ステアリングシャフトの一部を構成するアウトプットシャフトと、このアウトプットシャフトにユニバーサルジョイントを介して連結されると共に、その一部に衝撃吸収機構を備えた第２のステアリングシャフトとを有する衝撃吸収式電動パワーステアリング装置において、前記アウトプットシャフトと前記ユニバーサルジョイントとの間に衝撃エネルギ吸収機構が設けられたものとしたため、一次衝突時における衝撃の吸収は、第２のステアリングシャフトに設けられた衝撃吸収機構のみならず、アウトプットシャフトとユニバーサルジョイントとの間に設けられた衝撃吸収機構によっても吸収され、車体側構造部材の変形や減速ギヤボックスの脱落が起こり難くなる。
従って、二次衝突側の吸収機構に影響を及ぼさず、又本発明の吸収機構が、一次衝突時で作用する必要がない場合では、二次衝突時に、ステアリングコラム全体が移動した際に、アウトプットシャフトとユニバーサルジョイントとの間で衝撃吸収可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る衝撃吸収式電動パワーステアリング装置を示す側面図である。
【図２】図１中のＡ部拡大断面図である。
【図３】図１中のＢ部拡大断面図である。
【図４】インナシャフトとアウタチューブとの嵌合部の要部縦断面図である。
【図５】不完全セレーション部を示す斜視図である。
【図６】実施形態の作用を示す説明図である。
【図７】実施形態の作用を示す説明図である。
【図８】衝撃エネルギ吸収機構の第１の変形例を示す断面図である。
【図９】衝撃エネルギ吸収機構の第２の変形例を示す断面図である。
【図１０】衝撃エネルギ吸収機構の第３の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１‥‥ステアリングコラム
９‥‥クロスメンバ
１１‥‥ステアリングアッパシャフト
１３‥‥電動モータ
１５‥‥減速ギヤボックス
１７‥‥アウトプットシャフト
２１‥‥ステアリングインタミシャフト
２３‥‥ユニバーサルジョイント
２５‥‥ステアリングホイール
３３‥‥第１アウタチューブ
３５‥‥第３アウタチューブ
３７‥‥インナシャフト
６３‥‥アウタチューブ
６５‥‥インナシャフト
７１‥‥不完全セレーション部
８３‥‥鋼球
【図１】
0003659033.tif 000002
【図２】
0003659033.tif 000003
【図３】
0003659033.tif 000004
【図４】
0003659033.tif 000005
【図５】
0003659033.tif 000006
【図６】
0003659033.tif 000007
【図７】
0003659033.tif 000008
【図８】
0003659033.tif 000009
【図９】
0003659033.tif 000010
【図１０】
0003659033.tif 000011