(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトを支持するコラムと、
そのコラムを車体に揺動可能に連結する連結機構と、
そのコラムの揺動を固定および固定解除可能な操作機構とを備え、
その操作機構は、カムと、カムフォロアと、そのカムとカムフォロアとを操作軸回りに相対回転させる手動操作部材とを有し、
その操作軸回りのカムとカムフォロアとの相対回転によって、そのカムとカムフォロアとが操作軸方向に相対変位するように、そのカムの輪郭面形状が定められ、
そのカムの輪郭面は、そのコラムの揺動固定状態においてカムフォロアと接する固定部と、そのコラムの揺動固定解除状態においてカムフォロアと接する解除部と、そのカムフォロアを固定部と解除部との間で変位するように案内する案内部とを有し、
そのカムとカムフォロアとの操作軸方向の相対変位に応じて、そのコラムの揺動の固定と固定解除とがなされるステアリング装置において、
その案内部の一端は、解除部に滑らかに連なると共にカムフォロア側において凹の曲面とされ、
その案内部の他端は、その固定部に滑らかに連なると共にカムフォロア側において凸の曲面とされ、
その案内部の他端における曲面の曲率は、一端における曲面の曲率よりも大きくされ、
前記固定部と前記解除部は前記相対回転の方向に沿う面とされ、
前記カムフォロアは追従部を有し、
前記揺動固定解除状態において前記固定部に面接触すると共に前記揺動固定解除状態において前記解除部に面接触する面と、この面に連なる凸の曲面とが、前記追従部に形成され、
前記案内部は前記カムフォロアを案内する状態において前記追従部に形成された凸の曲面に接することを特徴とするステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイールの位置調節が可能なステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールに接続されるステアリングシャフトを支持するコラムと、そのコラムを車体に対して左右方向に沿う揺動軸回りに揺動可能に連結する連結機構と、そのコラムの揺動を固定および固定解除可能な操作機構とを備えるステアリング装置においては、そのコラムを揺動させることでステアリングホイールの位置を調節することができる。
【０００３】
その操作機構として、カムと、一対のローラにより構成されるカムフォロアと、そのカムとカムフォロアとを操作軸回りに相対回転させる手動操作部材とを有するものが従来から用いられている（特開平６−２１９２８３号）。そのカムの輪郭面は、その操作軸回りのカムとカムフォロアとの相対回転によってカムとカムフォロアとが操作軸方向に相対変位するように定められている。そのカムとカムフォロアとの操作軸方向の相対変位に応じて、そのコラムの揺動の固定と固定解除とがなされる。
【０００４】
そのカムの輪郭面は、そのコラムの揺動固定状態においてカムフォロアと接する固定部と、そのコラムの揺動固定解除状態においてカムフォロアと接する解除部と、そのカムフォロアを固定部と解除部との間で案内する案内部とを有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のカムの輪郭面においては、その案内部における固定部との境界はエッジ状とされていた。そのため、コラムの揺動を固定するためにカムフォロアがエッジ状の境界を乗り越える際に、操作部材の操作量に対して操作力が急激に増加してピーク値をとる。そのため、円滑にコラムの揺動を固定することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決することのできるステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ステアリングシャフトを支持するコラムと、そのコラムを車体に揺動可能に連結する連結機構と、そのコラムの揺動を固定および固定解除可能な操作機構とを備え、その操作機構は、カムと、カムフォロアと、そのカムとカムフォロアとを操作軸回りに相対回転させる手動操作部材とを有し、その操作軸回りのカムとカムフォロアとの相対回転によって、そのカムとカムフォロアとが操作軸方向に相対変位するように、そのカムの輪郭面形状が定められ、そのカムの輪郭面は、そのコラムの揺動固定状態においてカムフォロアと接する固定部と、そのコラムの揺動固定解除状態においてカムフォロアと接する解除部と、そのカムフォロアを固定部と解除部との間で変位するように案内する案内部とを有し、そのカムとカムフォロアとの操作軸方向の相対変位に応じて、そのコラムの揺動の固定と固定解除とがなされるステアリング装置において、その案内部の一端は、解除部に滑らかに連なると共にカムフォロア側において凹の曲面とされ、その案内部の他端は、その固定部に滑らかに連なると共にカムフォロア側において凸の曲面とされ、その案内部の他端における曲面の曲率は、一端における曲面の曲率よりも大きくされ、前記固定部と前記解除部は前記相対回転の方向に沿う面とされ、前記カムフォロアは追従部を有し、前記揺動固定解除状態において前記固定部に面接触すると共に前記揺動固定解除状態において前記解除部に面接触する面と、この面に連なる凸の曲面とが、前記追従部に形成され、前記案内部は前記カムフォロアを案内する状態において前記追従部に形成された凸の曲面に接することを特徴とする。
本発明の構成によれば、コラムを揺動固定解除状態から揺動固定状態にするために手動操作部材によりカムとカムフォロアとを操作軸回りに相対回転させると、コラムの揺動固定解除状態においてカムの輪郭面における解除部に接していたカムフォロアは、案内部により固定部に案内される。その案内部は、解除部との境界を構成する一端において解除部に滑らかに連なると共にカムフォロア側において凹の曲面とされ、固定部との境界を構成する他端において固定部に滑らかに連なると共にカムフォロア側において凸の曲面とされている。よって、その操作部材の操作時に操作力を滑らかに変化させることができ、操作力が急激な変化によるピーク値をとるのを防止でき、円滑な操作によりコラムの揺動を固定することができる。また、コラムを揺動固定解除状態から揺動固定状態にするために手動操作部材によりカムとカムフォロアとを操作軸回りに相対回転させる時、その操作部材の操作量に対する操作力の増加割合は当初小さく、コラムが揺動固定状態になる直前で大きくなる。すなわち、手動操作部材を当初は小さな力で操作して最後に大きな力で操作することになるので、コラムの揺動が固定されたか否かを認識することができる。よって、円滑な操作ができるだけでなく、操作部材の操作が不十分になるのを防止して確実にコラムの揺動を固定できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に示す衝撃吸収形電動パワーステアリング装置１は、ステアリングシャフト２と、そのステアリングシャフト２を支持するコラム３と、そのコラム３を車体に対して左右方向に沿う揺動軸Ｏ回りに揺動可能に連結する連結機構６と、その連結機構６よりもステアリングホイール側において、そのコラム３の揺動を固定および固定解除可能な操作機構１０とを備えている。
【００１１】
そのステアリングシャフト２とコラム３とは同軸心とされ、その軸心は車両への取り付け状態において前方に向かうに従い下方に向かうように傾斜する。
【００１２】
そのステアリングシャフト２の一端（図１、図２において上方側）にステアリングホイール（図示省略）が連結され、他端に例えばラックピニオン式等のステアリングギア（図示省略）が接続される。そのステアリングホイールの回転がステアリングシャフト２からステアリングギアを介して車輪に伝達されることで車両の操舵がなされる。そのステアリングシャフト２は、車輪側の筒状第１部分２ａと、この第１部分２ａに軸方向相対移動可能に嵌め合わされるステアリングホイール側の第２部分２ｂとを有する。その第１部分２ａと第２部分２ｂとは、例えば嵌め合わせ位置において非円形とされることで互いに回転伝達可能とされている。
【００１３】
そのコラム３は、操作トルクを検出するトルクセンサ７のセンサハウジング７ａに固定される円筒形の第１部分３ａと、この第１部分３ａのステアリングホイール側に軸方向相対移動可能に嵌め合わされる第２部分３ｂとを有する。そのコラム３の第２部分３ｂはステアリングシャフト２の第２部分２ｂを軸中心に相対回転可能かつ軸方向に同行移動可能に支持する。そのセンサハウジング７ａに取り付けられる操舵補助力発生用モータ８により、そのトルクセンサ７により検出される操舵トルクに応じた操舵補助トルクが付与される。そのトルクセンサ７および操舵補助トルクの付与機構は公知の構成を採用できる。
【００１４】
その連結機構６は、上記センサハウジング７ａに一体化されたブラケット２１を有し、そのブラケット２１に支持シャフト２２が軸中心に回転可能に挿通されている。その支持シャフト２２が車体に取り付けられる。これにより、その支持シャフト２２の軸心が上記揺動軸Ｏになる。
【００１５】
その操作機構１０は、挟み込み部材である第１ブラケット１１と、被挟み込み部材である第２ブラケット１２とを有する。
その第１ブラケット１１は、コラム３の第２部分３ｂの外方側に位置する一対の側壁１１ａと、各側壁１１ａの上端から左右外方に延びる支持部１１ｂと、両支持部１１ｂを連結する連結部１１ｃとを有する。各支持部１１ｂに、ステアリングホイール側において開口する切欠１１ｄが形成される。各切欠１１ｄに接続部材１４が挿入される。各支持部１１ｂにおいて、各接続部材１４に形成された溝１４ａに挿入される突出部が、各切欠１１ｄの周縁から突出する。各接続部材１４に衝撃吸収板１５のステアリングホイール側端部が重ね合わせられる。各支持部１１ｂ、各接続部材１４、各衝撃吸収板１５を貫通するネジ軸４０が車体側部材４に植え込まれている。各接続部材１４と各衝撃吸収板１５は、各ネジ軸４０にねじ合わされるナット（図示省略）と車体側部材４とで挟み込まれることで、車体側に固定される。各支持部１１ｂの突出部と各衝撃吸収板１５と各接続部材１４とを貫通する樹脂充填孔に樹脂１６が充填されている。これにより第１ブラケット１１は車体に固定されている。各衝撃吸収板１５は、ステアリングホイール側端部から車輪側に向かい延び、車輪側端部は自由端とされ、両端間において屈曲することで段部１５ａが形成され、その段部１５ａは各支持部１１ｂに形成された開口１１ｅ内に位置する。各衝撃吸収板１５は、その開口１１ｅから車輪側に向かう部分において、各支持部１１ｂに取り付けられた変位規制部材１７により変位が規制されている。これにより、車両が障害物と衝突することでドライバーがステアリングホイールに衝突すると、樹脂１６が剪断され、第１ブラケット１１と接続部材１４との連結が解除され、コラム３の第２部分３ｂは第１部分３ａに対して軸方向移動し、ステアリングシャフト２の第２部分２ｂは第１部分２ａに対して軸方向移動し、衝撃吸収板１５は段部１５ａが開口１１ｅの内周面に押し付けられることで塑性変形する。その樹脂１６の剪断と、コラム３の第１部分３ａと第２部分３ｂとの間の摩擦と、衝撃吸収板１５の塑性変形により、ドライバーに作用する衝撃が吸収される。
【００１６】
その第２ブラケット１２は、一対の側壁１２ａと、両側壁１２ａの下端を互いに連結する連結壁１２ｂとを有する。両側壁１２ａの上端がコラム３の第２部分３ｂに溶接されることで第２ブラケット１２はコラム３に固定されている。また、第２ブラケット１２における両側壁１２ａは上記第１ブラケット１１の両側壁１１ａにより挟み込まれる。
【００１７】
上記第１ブラケット１１の両側壁１１ａと、第２ブラケット１２の両側壁１２ａとに、左右方向軸心を有する頭部５１ａ付きのボルト５１が挿入されている。その第１ブラケット１１の両側壁１１ａにおけるボルト５１の挿通用開口１１ａ′は、そのボルト５１がコラム３に対して上記揺動軸Ｏを中心として揺動すると共にコラム軸方向に相対移動するのを許容する大きさを有する。そのボルト５１は第２ブラケット１２の両側壁１２ａに対して軸中心に相対回転しないように挿入され、例えば、そのボルト５１の外周と両側壁１２ａのボルト挿通孔１２ａ′とは非円形とされる。さらに、そのボルト５１の頭部５１ａと第１ブラケット１１の一方の側壁１１ａとの間に、揺動ガイド５２と伸縮ガイド５３とが配置されている。図４、図５に示すように、その揺動ガイド５２は、第１ブラケット１１の一方の側壁１１ａに溶接等により固定され、上記揺動軸Ｏを中心とする円弧に沿う長手方向を有する長孔５２ａを有し、その長孔５２ａにボルト５１が挿入されている。その伸縮ガイド５３は、第２ブラケット１２の一方の側壁１２ａにピン１３を介して固定され、コラム３の軸方向に沿う長手方向を有する長孔５３ａを有し、その長孔５３ａにボルト５１が挿入されている。
【００１８】
その第１ブラケット１１の他方の側壁１１ａから突出するボルト５１にナット５４がねじ合わされる。そのナット５４と第１ブラケット１１の他方の側壁１１ａとの間において、手動操作部材であるレバー６１と、筒状のカム６２と、筒状のカムフォロア６３とがボルト５１に嵌め合わされている。そのレバー６１はカムフォロア６３に同行回転するように固定され、そのカム６２は第１ブラケット１１の他方の側壁１１ａに固定される。これにより、そのレバー６１を回転操作することで、そのカム６２とカムフォロア６３とはボルト５１の軸中心に相対回転する。そのボルト５１の軸が操作軸とされる。
【００１９】
その操作軸回りのカム６２とカムフォロア６３との相対回転によって、そのカム６２とカムフォロア６３とが操作軸方向に相対変位するように、そのカム６２の輪郭面形状が定められている。
【００２０】
すなわち、その筒状のカム６２の一端が周方向に沿って並列する複数の輪郭面を構成し、各輪郭面は、図３、図６の（１）に示すコラム３の揺動固定状態においてカムフォロア６３と接する固定部６２ａと、図６の（２）に示すようにコラム３の揺動固定解除状態においてカムフォロア６３と接する解除部６２ｂと、そのカムフォロア６３をカム６２に対する相対回転時に固定部６２ａと解除部６２ｂとの間で変位するように案内する案内部６２ｃとを有する。各輪郭面における固定部６２ａ、案内部６２ｃ、解除部６２ｂは、この順番でカムの周方向に沿って並列する。操作軸方向において、固定部６２ａは解除部６２ｂよりもカムフォロア６３側に配置され、案内部６２ｃにより固定部６２ａと解除部６２ｂとが接続されている。そのカムフォロア６３は、各カム輪郭面に接する複数の追従部６３ａを有する。レバー６１の操作によりカム６２とカムフォロア６３とを相対回転させると、各追従部６３ａがカム輪郭面に沿って移動することで、カム６２とカムフォロア６３とは操作軸方向に相対変位する。ボルト５１の頭部５１ａとナット５４との距離は一定に保持されるので、そのカム６２とカムフォロア６３との操作軸方向の相対変位に応じて、第１ブラケット１１の両側壁１１ａによる第２ブラケット１２の締め付けと締め付け解除とがなされる。すなわち、レバー６１を一方向に回転操作すると、その第１ブラケット１１による第２ブラケット１２の締め付けにより、コラム３の揺動軸Ｏ回りの揺動と、第２部分３ｂの第１部分３ａに対する軸方向移動とが固定される。そのレバー６１を一方向に回転操作し、図１において二点鎖線で示す位置に変位させると、その締め付け解除によりその揺動と軸方向移動の固定が解除され、ステアリングホイールの位置を調節できる。なお、そのレバー６１に形成された突出部６１ａが第１ブラケット１１に形成されたストッパー６６に当たることで、そのレバー６１の回転が規制される。
【００２１】
各カム輪郭面において、解除部６２ｂとの境界を構成する案内部６２ｃの一端は、その解除部６２ｂに滑らかに連なると共にカムフォロア６３側において凹の曲面Ｒ１とされている。また、固定部６２ａとの境界を構成する案内部６２ｃの他端は、その固定部６２ａに滑らかに連なると共にカムフォロア６３側において凸の曲面Ｒ２とされている。その案内部６２ｃの他端におけるカム６２の輪郭面を構成する曲面Ｒ２の曲率は、一端におけるカム６２の輪郭面を構成する曲面Ｒ１の曲率よりも大きくされている。本実施形態では、その案内部６２ｃにおけるカム６２の輪郭面は、上記操作軸方向から視てサイクロイド曲線に沿うものとされている。
【００２２】
上記構成によれば、コラム３を揺動固定解除状態から揺動固定状態にするためにレバー６１によりカム６２とカムフォロア６３とを操作軸回りに相対回転させると、コラム３の揺動固定解除状態においてカム６２の輪郭面における解除部６２ｂに接していたカムフォロア６３は、案内部６２ｃにより固定部６２ａに案内される。その案内部６２ｃは、解除部６２ｂとの境界を構成する一端において解除部６２ｂに滑らかに連なると共にカムフォロア６３側において凹の曲面Ｒ１とされ、固定部６２ａとの境界を構成する他端において固定部６２ａに滑らかに連なると共にカムフォロア６３側において凸の曲面Ｒ２とされている。よって、そのレバー６１の操作時に操作力を滑らかに変化させることができ、操作力が急激な変化によるピーク値をとるのを防止でき、円滑な操作によりコラム３の揺動を固定することができる。
また、曲面Ｒ２の曲率は曲面Ｒ１の曲率よりも大きくされているので、コラム３を揺動固定解除状態から揺動固定状態にするためにレバー６１によりカム６２とカムフォロア６３とを操作軸回りに相対回転させる時、そのレバー６１の操作量に対する操作力の増加割合は当初小さく、コラム３が揺動固定状態になる直前で大きくなる。これにより、レバー６１を当初は小さな力で操作して最後に大きな力で操作することになるので、コラム３の揺動が固定されたか否かを認識することができる。すなわち、固定操作時の操作量と操作力との関係は、従来であれば図７の（１）に示すように操作量に対して操作力が急激に増加してピーク値Ｐをとるのに対して、上記構成によれば図７の（２）に示すように当初は操作量に対する操作力の増加割合は小さく、固定直前に増加割合が大きくなり、しかもピーク値をとることなく操作力は滑らかに変化して最大になる。よって、円滑な操作ができるだけでなく、レバー６１の操作が不十分になるのを防止して確実にコラム３の揺動を固定できる。
さらに、レバー６１の操作量に対する操作力の変化割合はカム６２の輪郭面の形状に応じて変化することから、そのカム６２の輪郭面を操作軸方向から視てサイクロイド曲線に沿うものとすることで、その変化割合の選択の自由度が大きく、且つ、カム６２の輪郭面の設計が容易になる。
【００２３】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、コラムに挟み込み部材を固定し、車体に被挟み込み部材を固定するようにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、コラムの揺動によりステアリングホイールの位置調節が可能なステアリング装置において、円滑な操作によりコラムの揺動を固定し、操作が不十分になるのを防止して確実にコラムの揺動を固定し、その操作力の変化割合の選択の自由度を大きくし、設計の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のステアリング装置の側面図
【図２】本発明の実施形態のステアリング装置の一部破断平面図
【図３】本発明の実施形態のステアリング装置の正面図
【図４】図３のＩＶ矢視図
【図５】図４のＶ‐Ｖ線断面図
【図６】（１）はコラムの揺動固定状態でのカムとカムフォロアを示す図、（２）はコラムの揺動固定解除状態でのカムとカムフォロアを示す図
【図７】（１）は従来のステアリング装置における操作部材の操作量と操作力との関係を示す図、（２）は本発明の実施形態のステアリング装置における操作部材の操作量と操作力との関係を示す図
【符号の説明】
２  ステアリングシャフト
３  コラム
６  連結機構
１０  操作機構
６１  レバー（手動操作部材）
６２  カム
６２ａ  固定部
６２ｂ  解除部
６２ｃ  案内部
６３  カムフォロア
Ｏ  揺動軸
Ｒ１  凹の曲面
Ｒ２  凸の曲面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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