JPH08142885A - 衝撃吸収式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 第１コラム２ａに第２コラム２ｂが衝撃作用
時に軸方向相対移動するように挿入される。そのコラム
２ａ、２ｂに挿入されるハンドルシャフト７３による伝
達トルクを検出するトルクセンサ７０を備え、その検出
トルクに対応する操舵補助力を付与する。そのトルクセ
ンサ７０のハウジング７１の内周により、その第２コラ
ム２ｂの外周が支持され、その第２コラム２ｂの内周に
より、そのハンドルシャフト７３の外周が支持部材９４
を介し支持される。 【効果】 車体の寸法が制限されいても第１コラムと第
２コラムとの軸方向相対移動量を充分に確保して衝撃エ
ネルギーの吸収量を多くし、組み立てや加工を簡単にし
てコストを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の衝突時に運転者
に作用する衝撃を吸収できるパワーステアリング装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に示す従来の衝撃吸収式パワース
テアリング装置１０１は、第１コラム１０２と、その第
１コラム１０２に衝撃作用時に軸方向相対移動するよう
にボール１０６を介し圧入される第２コラム１０３と、
そのコラム１０２、１０３に挿入されるハンドルシャフ
ト１０４と、そのハンドルシャフト１０４による伝達ト
ルクを検出するトルクセンサ１０５とを備える。そのト
ルクセンサ１０５のハウジング１０５ａの外周は第２コ
ラム１０３の一端に圧入され、これにより、そのハウジ
ング１０５ａの外周により第２コラム１０３の内周が支
持される。

【０００３】そのハンドルシャフト１０４は、ステアリ
ングホイール（図示省略）に連結される第１ハンドルシ
ャフト１０４ａと、この第１ハンドルシャフト１０４ａ
に回転伝達可能かつ衝撃作用時に軸方向相対移動するよ
うに樹脂１０７を介し連結される第２ハンドルシャフト
１０４ｂと、その第２ハンドルシャフト１０４ｂにピン
１０９を介し連結される第３ハンドルシャフト１０４ｃ
と、この第３ハンドルシャフト１０４ｃにトーションバ
ー１０８を介し操舵抵抗に応じ相対回転可能に連結され
る第４ハンドルシャフト１０４ｄとを有する。その第４
ハンドルシャフト１０４ｄは操舵用車輪（図示省略）に
連結される。その第３ハンドルシャフト１０４ｃはトル
クセンサ１０５のハウジング１０５ａにベアリング１１
０を介し支持され、その第４ハンドルシャフト１０４ｄ
はトルクセンサ１０５のハウジング１０５ａにベアリン
グ１１１、１１２を介し支持される。

【０００４】そのトルクセンサ１０５は、その第３ハン
ドルシャフト１０４ｃに嵌合される磁性材製の第１検出
リング１１５と第４ハンドルシャフト１０４ｄに嵌合さ
れる磁性材製の第２検出リング１１６とを通過する磁束
を発生する第１検出コイル１１７と、その第１検出リン
グ１１５と第３ハンドルシャフト１０４ｃに嵌合する磁
性材製の第３検出リング１１８とを通過する磁束を発生
する第２検出コイル１１９とを有する。その第１、第２
検出リング１１５、１１６は周方向等間隔に形成された
歯を有し、その歯の対向部分の面積は操舵抵抗によるト
ーションバー１０８の捩れに基づく両検出リング１１
５、１１６の相対回転に応じて変化する。この変化によ
り、その歯の対向間の磁気抵抗が変化することから、そ
の変化に応じ第１検出コイル１１７の出力が変化し、そ
の出力に対応して伝達トルクが検出される。その検出さ
れたトルクに応じ駆動されるモータ１２０の出力がギヤ
１３１、１３２を介し第４ハンドルシャフト１０４ｄに
伝達されることで操舵補助力が付与される。

【０００５】また、その第３検出リング１１８の第１検
出リング１１５との対向端面には周方向等間隔に歯が形
成されるが、第１検出リング１１５の第３検出リング１
１８との対向端面には歯は形成されない。その第１検出
リング１１５と第３検出リング１１８との対向間隔に対
応する磁気抵抗は、操舵抵抗の作用していない状態での
第１検出リング１１５と第２検出リング１１６との対向
間隔に対応する磁気抵抗に等しくされている。これによ
り、温度変動による第１検出コイル１１７の出力変動
は、温度変動による第２検出コイル１１９の出力変動に
等しくされている。図１１に示すように、第１検出コイ
ル１１７は抵抗１２０を介して発振器１２１に接続さ
れ、第２検出コイル１１９は抵抗１２３を介して発振器
１２１に接続されている。また、各コイル１１７、１１
９は差動増幅回路１２５に接続されている。これによ
り、温度変動による第１検出コイル１１７の出力変動が
補償されている。その第３検出リング１１８の第３ハン
ドルシャフト１０４ｃに対する軸方向位置を定めるた
め、その第３ハンドルシャフト１０４ｃの外周に突部１
０４ｃ′が形成され、その突部１０４ｃ′に第３検出リ
ング１１８が当接する。

【０００６】上記構成によれば、衝撃による両コラム１
０２、１０３の軸方向相対移動時にボール１０６により
各コラム１０２、１０３を塑性変形させることで衝撃エ
ネルギーを吸収できる。その軸方向相対移動量は、第１
コラム１０２がトルクセンサ１０５のハウジング１０５
ａに衝突するまでの距離Ｌにより定まる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】衝撃エネルギーを充分
に吸収するために、第１コラム１０２と第２コラム１０
３との軸方向相対移動量を多くすることが望まれる。し
かし、車体の寸法は制限され、特に軽自動車の場合は寸
法制限が厳しいため、従来の構造では両コラム１０２、
１０３の軸方向相対移動量を充分に確保できなかった。
そのため、第２コラム１０３の外周にテーパ部１０３ａ
を形成して塑性変形量を多くしたり、コラム内部に衝撃
吸収用のバネ１３０を設ける等していたが、加工や組み
立てが面倒でコスト増大の原因となっていた。

【０００８】本発明は、上記課題を解決することのでき
る衝撃吸収式パワーステアリング装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１コラム
と、その第１コラムに衝撃作用時に軸方向相対移動する
ように挿入される第２コラムと、そのコラムに挿入され
るハンドルシャフトと、そのハンドルシャフトによる伝
達トルクを検出するトルクセンサとを備え、その検出ト
ルクに対応する操舵補助力を付与する衝撃吸収式パワー
ステアリング装置において、そのトルクセンサのハウジ
ングの内周により、その第２コラムの外周が支持され、
その第２コラムの内周により、そのハンドルシャフトの
外周が支持部材を介し支持されることを特徴とする。

【００１０】前記トルクセンサは前記ハンドルシャフト
に嵌合される検出リングを有し、前記支持部材は割り溝
を有すると共に径方向に弾性的に拡大縮小可能なブッシ
ュとされ、そのブッシュは前記ハンドルシャフトの外周
に形成された周溝に嵌合され、そのブッシュの一端に軸
方向に延びる突出部が形成され、その突出部が前記検出
リングの内周に挿入されることで、そのブッシュは径方
向に縮小された状態に保持され、その検出リングの軸方
向一方への移動は、そのブッシュを介し前記周溝の一端
面により阻止されるのが好ましい。

【００１１】

【発明の作用および効果】本件発明の構成によれば、ト
ルクセンサのハウジングの内周により第２コラムの外周
が支持され、その第２コラムの内周によりハンドルシャ
フトの外周が支持部材を介し支持されるので、その第２
コラムは支持部材と重なる位置までハウジングに挿入で
きる。これにより、その第２コラムと支持部材とを個別
にハウジングにより支持するのに比べ、そのハウジング
の軸方向寸法を短くできるので、車体の寸法が制限され
いてもハウジングに第１コラムが衝突するまでの距離を
長くし、第１コラムと第２コラムとの軸方向相対移動量
を充分に確保して衝撃エネルギーの吸収量を多くし、し
かも組み立てや加工が簡単になりコストを低減できる。

【００１２】その支持部材が割り溝を有すると共に径方
向に弾性的に拡大縮小可能なブッシュとされることで、
そのブッシュをハンドルシャフトの外周に形成された周
溝に容易に嵌合できる。そのブッシュの一端の突出部を
検出リングの内周に挿入するだけで、そのブッシュを径
方向に縮小した状態に保持できるので、組み立て作業が
容易になる。その検出リングの軸方向一方への移動を、
そのブッシュを介し前記周溝の一端面により阻止するこ
とで、その検出リングのハンドルシャフトに対する軸方
向に関する位置決めを行なえ、これによっても組み立て
作業が容易になる。さらに、そのハンドルシャフトをベ
アリングに代えてブッシュにより支持することで、コス
トを低減できる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１４】図１に示す衝撃吸収式電動パワーステアリ
ング装置１は、筒状の第１コラム２ａと第２コラム２ｂ
とを備え、各コラム２ａ、２ｂの軸心は車体前方に向か
うに従い下方に向かうよう車体に取り付けられる。図５
に示すように、その第１コラム２ａは筒状部材３を介し
第２コラム２ｂに圧入され、その圧入荷重は適正に衝撃
エネルギーを吸収できるように設定される。

【００１５】その第１コラム２ａはベアリング（図示省
略）を介し筒状の第１ハンドルシャフト５を支持する。
その第１ハンドルシャフト５と第１コラム２ａとは衝撃
作用時に軸方向に同行移動可能なように図外位置で係合
される。その第１ハンドルシャフト５の一端にステアリ
ングホイール（図示省略）が連結され、他端に第２ハン
ドルシャフト７の一端が挿入される。その第２ハンドル
シャフト７の外周に一対の周溝８が形成され、その周溝
８に連通する通孔９が第１ハンドルシャフト５に形成さ
れ、その通孔９と周溝８とに樹脂６０が充填される。衝
撃が作用すると、その樹脂６０が破断され、第１ハンド
ルシャフト５と第２ハンドルシャフト７とは軸方向相対
移動する。図７に示すように、第１ハンドルシャフト５
の内周形状と第２ハンドルシャフト７の外周形状とが非
円形とされることで、第１ハンドルシャフト５と第２ハ
ンドルシャフト７とは回転伝達可能に連結されている。

【００１６】図１、図２に示すように、その第２コラム
２ｂの一端はトルクセンサ７０のセンサハウジング７１
の内周孔７１ａに圧入され、これにより、そのセンサハ
ウジング７１の内周により第２コラム２ｂの外周が支持
されている。その第２コラム２ｂのセンサハウジング７
１に対する軸方向位置を定めるため、そのセンサハウジ
ング７１の内周に突部７１ｂが形成され、その突部７１
ｂに第２コラム２ｂの端面が当接する。

【００１７】その第２ハンドルシャフト７の他端にピン
９１を介して第３ハンドルシャフト７３とトーションバ
ー７８とが連結され、そのトーションバー７８にピン９
２を介して第４ハンドルシャフト７４が連結され、これ
により、その第３ハンドルシャフト７３と第４ハンドル
シャフト７４とは操舵抵抗に応じ相対回転可能とされて
いる。その第３ハンドルシャフト７３の外周は、その第
２コラム２ｂの内周によりブッシュ（支持部材）９４を
介し支持される。その第４ハンドルシャフト７４の外周
は、センサハウジング７１の内周により軸受８０ａ、８
０ｂを介し支持される。その第４ハンドルシャフト７４
は操舵用車輪（図示省略）に連結される。

【００１８】そのトルクセンサ７０は、第３ハンドルシ
ャフト７３から第４ハンドルシャフト７４に伝達される
操舵トルクを検知する。すなわち、その第３ハンドルシ
ャフト７３の外周に磁性材製の第１検出リング８１が嵌
合され、第４ハンドルシャフト７４の外周に磁性材製の
第２検出リング８２が嵌合され、そのセンサハウジング
７１の内周に第１検出コイル８３を保持する磁性材製の
第１コイルホルダー８８と第２検出コイル８４を保持す
る磁性材製の第２コイルホルダー８９とが取り付けられ
ている。図２に示すように、その第１検出リング８１の
一端と第２検出リング８２の一端とは相対向し、その相
対向する端面それぞれに周方向等間隔に歯８１ａ、８２
ａが形成される。その第２検出コイル８４は、両検出リ
ング８１、８２の対向間を覆うように配置されると共に
両検出リング８１、８２を通過する磁束を発生する。そ
の第１検出コイル８３は、その第１検出リング８１の他
端側の外周を覆うように配置されると共に第１検出リン
グ８１を通過する磁束を発生する。その歯８１ａ、８２
ａの対向部分の面積は操舵抵抗によるトーションバー７
８の捩れに基づく両検出リング８１、８２の相対回転に
応じて変化する。この変化により、その歯８１ａ、８２
ａの対向間の磁気抵抗が変化することから、その変化に
応じ第２検出コイル８４の出力が変化し、その出力に対
応して伝達トルクが検出される。その第１検出リング８
１の他端側は、一端側よりも外径の小さな小径部８１ｂ
とされる。その第１コイルホルダー８８の側壁部８８ａ
は、第１検出リング８１の他端側の小径部８１ｂに対向
するように配置され、その第１コイルホルダー８８の側
壁部８８ｂは、第１検出リング８１の一端側に対向する
ように配置される。その第１検出リング８１及び第１コ
イルホルダー８８により構成される磁気回路の磁気抵抗
は、操舵トルクの作用していない状態での第１検出リン
グ８１、第２検出リング８２及び第２コイルホルダー８
９により構成される磁気回路の磁気抵抗と等しくなるよ
うにその小径部８１ｂの外径は設定される。これによ
り、温度変動による第１検出コイル８３の出力変動は、
温度変動による第２検出コイル８４の出力変動に等しく
され、温度変動による第２検出コイル８４の出力変動が
補償可能とされている。その温度補償は、例えば図１１
に示す従来と同様の回路構成により行なうことができ
る。

【００１９】その第４ハンドルシャフト７４の外周にウ
ォームホイール８５が嵌合され、このウォームホイール
８５は、センサハウジング７１に取り付けられた操舵補
助用モータ８６の出力軸に嵌合されたウォームギヤ８７
に噛み合わされ、そのモータ８６がトルクセンサ７０に
より検出されたトルクに応じて駆動されることで、検出
トルクに応じた操舵補助力が付与される。

【００２０】図４に示すように、前記ブッシュ９４は割
り溝９４ａを有すると共に径方向に弾性的に拡大縮小可
能とされ、その一端に軸方向に延びる突出部９４ｂを有
し、例えば含油ポリアセタール等の樹脂により構成でき
る。図３に示すように、そのブッシュ９４は第３ハンド
ルシャフト７３の外周に形成された周溝７３ａに嵌合さ
れ、前記突出部９４ｂが第１検出リング８１の内周に挿
入されることで、径方向に縮小された状態に保持され
る。その第１検出リング８１の軸方向一方への移動は、
そのブッシュ９４を介し前記周溝周溝７３ａの一端面７
３ａ′により阻止される。これにより、第１検出リング
８１の軸方向の位置決めがなされる。

【００２１】図５〜図８に示すように、その第１コラム
２ａはアッパーブラケット１１を介し車体側部材４５に
取り付けられている。そのアッパーブラケット１１は、
第１コラム２ａに溶接され、一対の側壁１１ａ、１１ｂ
と、各側壁１１ａ、１１ｂの一端を連結する連結壁１１
ｃと、各側壁１１ａ、１１ｂの他端から第１コラム２ａ
の径方向外方に延出する支持部１１ｄ、１１ｅとを有す
る。各支持部１１ｄ、１１ｅに、ステアリングホイール
側において開口する切欠１１ｄ′、１１ｅ′が形成さ
れ、各切欠１１ｄ′、１１ｅ′に連結部材２０、２１が
挿入されている。すなわち、各連結部材２０、２１に、
コラム軸方向に沿う一対の溝２０ａ′、２０ｂ′、２１
ａ′、２１ｂ′が形成され、各溝２０ａ′、２０ｂ′、
２１ａ′、２１ｂ′に、支持部１１ｄ、１１ｅの切欠１
１ｄ′、１１ｅ′の周縁に沿う部分がコラムの長手方向
に沿って相対移動可能に挿入されている。その支持部１
１ｄ、１１ｅの切欠１１ｄ′、１１ｅ′の周縁に沿う部
分に複数の通孔が形成され、この通孔に連通する通孔が
連結部材２０、２１に形成され、両通孔に樹脂６１が充
填されている。また、車体側部材４５に植え込まれたネ
ジ軸４０が、連結部材２０、２１のボルト通孔３５に挿
通され、そのネジ軸４０にねじ合わされるナット４１と
車体側部材４５とで連結部材２０、２１が挟み込まれ
る。なお、ボルト通孔３５はコラム軸方向が長手方向の
長孔とされ、製作誤差による各部材相互の位置ずれに対
応可能とされている。これにより、衝撃の作用時に樹脂
６１が剪断されると、アッパーブラケット１１と連結部
材２０、２１とはコラムの長手方向に沿い相対移動す
る。また、その相対移動距離が大きくなるとアッパーブ
ラケット１１は連結部材２０、２１から抜け出し、アッ
パーブラケット１１を介する第１コラム２ａと車体側部
材４５との連結は解除される。

【００２２】図１、図６に示すように、その第２コラム
２ｂ側はロアブラケット４６を介し車体側部材４５に取
り付けられている。そのロアブラケット４６は一枚の鋼
板から形成され、コラム軸方向に対し直角に配置される
第１板状部４６ａと、コラム軸方向に対し傾斜して配置
される第２板状部４６ｂと、コラム軸方向に対し平行に
配置される第３板状部４６ｃおよび第４板状部４６ｄを
有する。その第１板状部４６ａはセンサハウジング７１
にボルトによって連結される。その第３板状部４６ｃと
第４板状部４６ｄとに反ステアリングホイール側が開放
された切欠４７ｃ、４７ｄが形成され、各切欠４７ｃ、
４７ｄに車体側部材４５に植え込まれたネジ軸５５が挿
通される。このネジ軸５５にねじ合わされるナット５６
と車体側部材４５とによって第３板状部４６ｃと第４板
状部４６ｄとが挟み込まれる。

【００２３】上記構成において、車両と車両前方の障害
物とが衝突（１次衝突）し、次に、車両の運転者がステ
アリングホイールに衝突（２次衝突）した場合、衝撃エ
ネルギーは以下のようにして吸収される。まず、第１ハ
ンドルシャフト５と第２ハンドルシャフト７とを連結す
る樹脂６０が剪断され、アッパーブラケット１１と連結
部材２０、２１とを連結する樹脂６１が剪断され、その
剪断により衝撃エネルギーが吸収される。次に、アッパ
ーブラケット１１が連結部材２０、２１に対し相対移動
し、第１コラム２ａが第２コラム２ｂに対し相対移動
し、その相対移動部材間の摩擦により衝撃エネルギーが
吸収される。次に、図９に示すように、アッパーブラケ
ット１１と車体側部材４５との接続が解除され、ロアブ
ラケット４６が塑性変形し、その塑性変形により衝撃エ
ネルギーが吸収される。

【００２４】上記構成によれば、センサハウジング７１
の内周により第２コラム２ｂの外周が支持され、その第
２コラム２ｂの内周により第３ハンドルシャフト７３の
外周がブッシュ９４を介し支持されるので、その第２コ
ラム２ｂはブッシュ９４と重なる位置までセンサハウジ
ング７１内に挿入できる。これに対し、従来のように第
２コラム１０３の内周がトルクセンサ１０５のハウジン
グ１０５ａの外周により支持されていると、その第２コ
ラム１０３とハンドルシャフト１０４ｃを支持するベア
リング１１０とは軸方向に離れて配置されることにな
る。すなわち、従来のように軸方向に離れた第２コラム
１０３とベアリング１１０とを個別にハウジング１０５
ａにより支持するのに比べ、上記構成によれば第２コラ
ム２ｂとブッシュ９４とは重なるのでセンサハウジング
７１の軸方向寸法を短くできる。そのセンサハウジング
７１の軸方向寸法を短くできることにより、車体の寸法
が制限されていてもセンサハウジング７１に第１コラム
２ａが衝突するまでの距離Ｌ′を長くし、第１コラム２
ａと第２コラム２ｂとの軸方向相対移動量を大きくして
衝撃エネルギーの吸収量を多くし、しかも組み立てや加
工が簡単になりコストを低減できる。

【００２５】そのブッシュ９４は割り溝９４ａを有する
と共に径方向に弾性的に拡大縮小可能なので、第３ハン
ドルシャフト７３の外周の周溝７３ａに容易に嵌合でき
る。そのブッシュ９４の突出部９４ｂを第１検出リング
８１の内周に挿入するだけで、そのブッシュ９４を径方
向に縮小した状態に保持できるので、組み立て作業が容
易になる。その第１検出リング８１の軸方向一方への移
動を、そのブッシュ９４を介し前記周溝７３ａの一端面
７３ａ′により阻止することで、その第１検出リング８
１の第３ハンドルシャフト７３に対する軸方向に関する
位置決めを行なえ、これによっても組み立て作業が容易
になる。さらに、その第３ハンドルシャフト７３を従来
のようなベアリング１１０でなくブッシュ９４により支
持することで、コストを低減できる。

【００２６】なお、本発明は上記実施例に限定されな
い。例えば、上記実施例のトルクセンサに代えて従来例
で示したトルクセンサ１０５を用い、その第３検出リン
グ１１８の内周にブッシュの突出部を挿入するようにし
てもよい。また、支持部材としてブッシュに代えてニー
ドルベアリングを用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のステアリング装置の断面図

【図２】そのステアリング装置の部分断面図

【図３】そのステアリング装置の主要部品の断面図

【図４】本発明の実施例のブッシュの（１）は正面図、
（２）は断面図

【図５】そのステアリング装置の部分断面図

【図６】そのステアリング装置の平面図

【図７】図６のＶＩＩ‐ＶＩＩ線断面図

【図８】図５のＶＩＩＩ‐ＶＩＩＩ線断面図

【図９】そのステアリング装置の衝突後の側面図

【図１０】従来のステアリング装置の断面図

【図１１】従来のトルクセンサの回路図

【符号の説明】

２ａ 第１コラム ２ｂ 第２コラム ７０ トルクセンサ ７１ センサハウジング ７３ 第３ハンドルシャフト ７３ａ 周溝 ８１ 第１検出リング ９４ ブッシュ（支持部材） ９４ａ 割り溝 ９４ｂ 突出部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１コラムと、その第１コラムに衝撃作
   用時に軸方向相対移動するように挿入される第２コラム
   と、そのコラムに挿入されるハンドルシャフトと、その
   ハンドルシャフトによる伝達トルクを検出するトルクセ
   ンサとを備え、その検出トルクに対応する操舵補助力を
   付与する衝撃吸収式パワーステアリング装置において、
   そのトルクセンサのハウジングの内周により、その第２
   コラムの外周が支持され、その第２コラムの内周によ
   り、そのハンドルシャフトの外周が支持部材を介し支持
   されることを特徴とする衝撃吸収式パワーステアリング
   装置。
2. 【請求項２】 前記トルクセンサは前記ハンドルシャフ
   トに嵌合される検出リングを有し、前記支持部材は割り
   溝を有すると共に径方向に弾性的に拡大縮小可能なブッ
   シュとされ、そのブッシュは前記ハンドルシャフトの外
   周に形成された周溝に嵌合され、そのブッシュの一端に
   軸方向に延びる突出部が形成され、その突出部が前記検
   出リングの内周に挿入されることで、そのブッシュは径
   方向に縮小された状態に保持され、その検出リングの軸
   方向一方への移動は、そのブッシュを介し前記周溝の一
   端面により阻止される請求項１に記載の衝撃吸収式パワ
   ーステアリング装置。