電動式パワーステアリング装置用コラムユニット

【課題】ハウジング９ａの後端部とステアリングコラム６ｂの前端部との結合部の強度及び剛性を確保できる構造を実現する。
【解決手段】前記ステアリングコラム６ｂの前端部に、この前端部を径方向外方に曲げ起こして成る曲げ起こし部２８と、このステアリングコラム６ｂの内外両周面同士を連通させる透孔３０ａ、３０ｂとを形成する。前記ハウジング９ａを、これら各透孔３０ａ、３０ｂ及び前記曲げ起こし部２８を内部に包埋する状態で射出成形する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内側にステアリングシャフトを回転自在に支持する為のステアリングコラムと、内部に電動式パワーステアリング装置の構成部品を収納するハウジングとを組み合わせて成る、電動式パワーステアリング装置用コラムユニットの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ステアリング装置は、図１０に示す様に構成して、ステアリングホイール１の回転をステアリングギヤユニット２の入力軸３に伝達し、この入力軸３の回転に伴って左右１対のタイロッド４、４を押し引きして、前車輪に舵角を付与する様にしている。前記ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト５の後端部に支持固定されており、このステアリングシャフト５は、円筒状のステアリングコラム６を軸方向に挿通した状態で、このステアリングコラム６に回転自在に支持されている。このステアリングコラム６の前端部は、電動式パワーステアリング装置の構成部品である、ウォーム減速機７やトルク測定器８（後述する図１１及び本発明の実施の形態を示す図１参照）等を収納したハウジング９の後端部に連結固定している。このハウジング９には、前記電動式パワーステアリング装置の動力源である電動モータ１０を支持固定している。
【０００３】
前記ステアリングホイール１により前記ステアリングシャフト５を回転させると、このステアリングシャフト５に付与されたトルクの方向及び大きさが前記トルク測定器８により測定される。このトルク測定器８は、前記ハウジング９内に回転自在に支持されて、トーションバー１１により互いに結合された入力軸１２及び出力軸１３と、これら両軸１２、１３同士の回転方向に関する相対変位量を測定する為の変位測定器１４（図１、１１参照）とから成る。この様なトルク測定器８の構成及び作用は、従来から周知であるから、詳しい説明は省略する。このトルク測定器８の測定結果に基づき、前記電動モータ１０が前記出力軸１３に対し、前記ステアリングホイール１の操作方向と同じ方向の補助トルクを付与し、この出力軸１３を、前記ステアリングシャフト５から前記入力軸１２に入力されたトルクよりも大きなトルクで回転させる。
【０００４】
上記出力軸１３の先端部は、自在継手１５ａを介して中間シャフト１６の後端部に接続し、この中間シャフト１６の前端部を、別の自在継手１５ｂを介して、前記入力軸３に接続している。尚、図１０に示した構造は、ステアリングホイール１の上下位置を調節する為のチルト機構と、前後位置を調節する為のテレスコピック機構とを組み込んでいる。この為に、前記ステアリングコラム６の中間部を、車体１７に支持した支持ブラケット１８に対し、上下位置及び前後位置の調節を可能に支持している。又、前記チルト機構を構成する為に、前記ハウジング９の前上端部に設けた支持筒１９を車体１７に対し、横軸を中心とする揺動変位を可能に支持している。又、前記テレスコピック機構を構成する為に、前記ステアリングシャフト５を、インナシャフトとアウタシャフトとを、トルク伝達可能に、且つ、伸縮可能に組み合わせたものとし、前記ステアリングコラム６を、アウタコラムとインナコラムとを伸縮可能に組み合わせたものとしている。
【０００５】
上述の様な、ステアリングコラム６とハウジング９とを組み合わせて成る電動式パワーステアリング装置用コラムユニットで、このハウジング９の軽量化並びにコスト低減を図る為に、このハウジング９を合成樹脂製とする事が、特許文献１に記載されている。図１１は、この特許文献１に記載された、電動式パワーステアリング装置用コラムユニットの従来構造の１例を示している。この従来構造の場合、それぞれがポリアミド樹脂等の合成樹脂製のセンサハウジング２０とギヤハウジング２１とを溶着して、中空のハウジング９ａとしている。この様に、ハウジング９ａを合成樹脂製とした場合でもステアリングコラム６ａは、強度及び剛性を確保すべく、炭素鋼の如き鉄系合金等の金属製とする必要がある。この為に、図１１に示した従来構造の場合には、金属製で円筒状ステアリングコラム６ａの前端部を、前記ハウジング９ａの後端部に形成した円筒部２２に外嵌する事で、このハウジング９ａの後端部と前記ステアリングコラム６ａの前端部とを結合している。
【０００６】
但し、上述の様な従来構造の場合、これらハウジング９ａの後端部とステアリングコラム６ａの前端部との結合強度を高くする事が難しい。即ち、これらハウジング９ａの後端部とステアリングコラム６ａの前端部とを締り嵌めで嵌合固定した場合でも、このハウジング９ａを構成する合成樹脂と、前記ステアリングコラム６ａを構成する金属との線膨張率の差に基づいて、前記両端部同士の結合固定部の嵌合強度が次第に低下する可能性がある。特に、温度上昇に伴う前記円筒部２２の外径の拡大分が、前記ステアリングコラム６ａの前端部の内径の拡大分よりも大きくなると、前記円筒部２２の外周面を抑え付ける力（面圧）が過大になり、この円筒部２２が、外径が小さくなる方向に塑性変形する。この結果、前記結合固定部の嵌合強度の低下が著しくなる。
【０００７】
又、金属と合成樹脂との締り嵌めに基づく、前記両端部同士の結合部の強度及び剛性は、初期段階から必ずしも大きくはない。従って、ステアリングホイール１の高さ調節時等に前記結合部に曲げ方向の力が加わった場合にも、前記円筒部２２の外周面が塑性変形し、前記結合固定部の嵌合強度が低下する可能性がある。何れにしても、この嵌合強度が低下すると、前記ステアリングコラム６ａと前記ハウジング９ａとの結合部ががたつく等の問題が発生する可能性がある。尚、この様な問題は、ステアリングコラムを鉄系合金の如き、必要とする強度及び剛性を得易い金属により造り、ハウジングをアルミニウム系合金の如き、軽量ではあるが前記ステアリングコラムを構成する金属に比べて軟質の金属により造る場合にも生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２９８２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、ハウジングの後端部とステアリングコラムの前端部との結合部の強度及び剛性を確保できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電動式パワーステアリング装置用コラムユニットは、ステアリングコラムとハウジングとを備える。
このうちのステアリングコラムは、内部にステアリングシャフトを挿通するもので、金属製で円筒状である。
又、前記ハウジングは、前記ステアリングコラムの前端部に結合固定され、内部に電動式パワーステアリング装置の構成部品の少なくとも一部を収納するもので、前記ステアリングコラムを構成する金属に比べて軟質の金属の鋳造品若しくは合成樹脂の射出成形品である。
更に、本発明の電動式パワーステアリング装置用コラムユニットでは、前記ステアリングコラムの前端部に、この前端部を径方向外方に曲げ起こして成る曲げ起こし部と、このステアリングコラムの内外両周面若しくは両側面を連通させる除肉部とを形成している。そして、前記ハウジングを、この除肉部及び前記曲げ起こし部を内部に包埋する状態で、鋳造若しくは射出成形している。
【００１１】
上述の様な本発明の電動式パワーステアリング装置用コラムユニットを実施するのに、具体的には、請求項２に記載した発明の様に、前記ステアリングコラムの前端部に、前記曲げ起こし部と、大径円筒部と、複数の透孔とを備える。
このうちの曲げ起こし部は、前方に向かうに従って直径が大きくなる方向に傾斜した、部分円すい筒状である。
又、前記大径円筒部は、前記曲げ起こし部の大径側端部から、前方に向け折れ曲がっている。
又、前記各透孔は、前記曲げ起こし部及び前記大径円筒部の円周方向複数箇所に形成されたもので、それぞれが前記除肉部である。
そして、前記ハウジングの後端部を、前記曲げ起こし部及び大径円筒部の内径側と外径側とに存在させると共に、前記ハウジングを構成する金属若しくは合成樹脂の一部を、前記各透孔内に入り込ませている。
【００１２】
或いは、請求項３に記載した発明の様に、前記曲げ起こし部と、複数の透孔とを備える。
このうちの曲げ起こし部は、前記ステアリングコラムの前端縁部に設けられたもので、径方向外方に向け折れ曲がった外向フランジ状である。
又、前記各透孔は、前記曲げ起こし部及び前記ステアリングコラムの前端部でこの曲げ起こし部よりも後寄り部分に形成されたもので、それぞれが前記除肉部である。
そして、前記ハウジングの後端部を、前記曲げ起こし部の前後両側及び前記ステアリングコラムの前端部の内径側と外径側とに存在させると共に、前記ハウジングを構成する金属若しくは合成樹脂の一部を、前記各透孔内に入り込ませている。
【００１３】
或いは、請求項４に記載した発明の様に、前記曲げ起こし部と、複数の切り欠きとを備える。
このうちの曲げ起こし部は、前記ステアリングコラムの前端縁部に設けられたもので、径方向外方に向け折れ曲がっている。
又、前記各切り欠きは、前記曲げ起こし部の外周縁部分に形成されたもので、それぞれが前記除肉部である。
そして、前記ハウジングの後端部を、前記曲げ起こし部の前後両側に存在させると共に、このハウジングを構成する金属若しくは合成樹脂の一部を、前記各切り欠き内に入り込ませている。
【発明の効果】
【００１４】
上述の様に構成する本発明の電動式パワーステアリング装置用コラムユニットによれば、ハウジングの後端部とステアリングコラムの前端部との結合部の強度及び剛性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す要部断面図。
【図２】図１から、ハウジングのうちの主部と、ステアリングコラムとを取り出して示す断面図。
【図３】ステアリングコラムの前端部を、ハウジングの主部と組み合わせる以前の状態で示す斜視図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２のＡ部に相当する図。
【図５】本発明の実施の形態の第３例を示す、図３と同様の図。
【図６】同じく、図４と同様の図。
【図７】本発明の実施の形態の第４例を示す、ステアリングコラムの前端部の端面図（ａ）及び断面図（ｂ）。
【図８】本発明に関する参考例の第１例を示す、ステアリングコラムの前端部の端面図（ａ）及び側面図（ｂ）。
【図９】同第２例を示す、図８と同様の図。
【図１０】電動式パワーステアリング装置の１例を示す、部分切断側面図。
【図１１】従来構造の１例を示す要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施の形態の第１例］
図１〜３は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例を含めて本発明の特徴は、ステアリングコラムの前端部と、電動式パワーステアリング装置用のハウジングの後端部との結合固定部の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１１に示した構造を含めて、従来から知られている電動式パワーステアリング装置用コラムユニットと同様である。そこで、従来から知られている構造部分に関しては、説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分、及び先に説明しなかった部分を中心に説明する。
【００１７】
本例の電動式パワーステアリング装置用コラムユニットは、ステアリングコラム６ｂの前端部と、ハウジング９ｂを構成する主部２３の後端部とを、この主部２３を合成樹脂により射出成形する際に、一体的に結合固定している。
前記ハウジング９ｂは、それぞれが同種の合成樹脂を射出成形して成る、前記主部２３と蓋部２４とを、ねじ止め、溶着等の適宜の方法により結合固定して、中空状に構成している。そして、入力軸１２の前端部（図１の左端部）、出力軸１３の後端部（図１の右端部）乃至中間部、トーションバー１１、トルク測定器８等を、収納している。又、前記出力軸１３の中間部で軸方向に離隔した２箇所位置を前記ハウジング９ｂの内側に、１対の転がり軸受２５ａ、２５ｂにより、回転自在に支持している。そして、これら両転がり軸受２５ａ、２５ｂの間部分で前記出力軸１３に、ウォームホイール２６を、セレーション係合等により外嵌固定している。そして、このウォームホイール２６と、電動モータ１０（図１０参照）により回転駆動されるウォーム２７とを噛合させて、前記出力軸１３に補助トルクを付加する様にしている。
【００１８】
一方、前記ステアリングコラム６ｂは、炭素鋼等の鉄系合金、或いはアルミニウム合金製の金属管（引き抜き管乃至は電縫管）で、全体を円管状とすると共に、前端部を略ラッパ状に拡径している。即ち、前記ステアリングコラム６ｂの前端部に、曲げ起こし部２８と、大径円筒部２９と、それぞれが除肉部である複数の透孔３０ａ、３０ｂとを形成している。このうちの曲げ起こし部２８は、前方に向かうに従って直径が大きくなる方向に傾斜した、部分円すい筒状である。又、前記大径円筒部２９は、前記ステアリングコラム６ｂの本体部分（前記曲げ起こし部２８よりも後寄り部分）と同心の円筒状である。更に、前記各透孔３０ａ、３０ｂは、前記曲げ起こし部２８と前記大径円筒部２９とに、それぞれ複数ずつ形成している。尚、図示の例では、これら曲げ起こし部２８と大径円筒部２９とに形成する前記各透孔３０ａ、３０ｂの数を互いに同じとし、円周方向に関する位相を互いに一致させている。但し、これら各透孔３０ａ、３０ｂの数は、必要とする強度等に応じて、自由（但し、好ましくは、それぞれ３箇所以上、合計６箇所以上）に設定でき、勿論、曲げ起こし部２８と大径円筒部２９との間で位相を一致させる必要はない。
【００１９】
前端部に、上述の様な曲げ起こし部２８と、大径円筒部２９と、複数の透孔３０ａ、３０ｂとを形成した、前記ステアリングコラム６ｂと、前記ハウジング９ｂの主部２３とは、このハウジング９ｂを熱可塑性の合成樹脂により射出成形する際に結合固定する。即ち、この主部２３を射出成形する為の金型のキャビティ内の所定位置に前記ステアリングコラム６ｂの前端部を位置させた状態で、このキャビティ内に前記合成樹脂を、加熱溶融させた状態で送り込む。このキャビティ内に送り込まれた溶融樹脂は、前記ステアリングコラム６ｂの前端部を包埋しつつ、このキャビティ内で冷却固化して前記主部２３を構成する。この際、前記溶融樹脂の一部は、前記各透孔３０ａ、３０ｂ内に入り込んで、これら各透孔３０ａ、３０ｂ内で固化する。この結果、前記主部２３を構成する合成樹脂のうち、前記ステアリングコラム６ｂの前端部よりも外径側に存在する部分と内径側に存在する部分とが一体に結合される。同時に、前記主部２３と前記ステアリングコラム６ｂとが、強固に結合される。尚、前記合成樹脂の種類は、必要とする強度、剛性、耐久性を確保できるものであれば、特に問わない。例えば、ガラス繊維や炭素繊維等の補強材を混入した、ポリアミド樹脂（ＰＡ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が、好ましく使用できる。
【００２０】
本例の電動式パワーステアリング装置用コラムユニットは、上述の様に、複数の透孔３０ａ、３０ｂを形成した、鉄系合金製のステアリングコラム６ｂの前端部を、合成樹脂製のハウジング９ｂの主部２３の後端部に包埋固定しているので、これらステアリングコラム６ｂと主部２３との結合部の強度及び剛性を十分に高くできる。この為、温度変化を伴う、長期間に亙る使用によっても、前記ステアリングコラム６ｂと前記ハウジング９ｂとの結合部ががたつく等の問題が発生する事はない。
【００２１】
［実施の形態の第２例］
図４も、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、ハウジングを構成する主部２３ａの後端部の肉厚を、上述した実施の形態の第１例の場合よりも薄くしている。その代わりに、この主部２３ａの外面の円周方向複数箇所に、補強リブ３１を形成している。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
【００２２】
［実施の形態の第３例］
図５〜６は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、ステアリングコラム６ｃの前端縁部を径方向外方に向け、ほぼ直角に折り曲げる事により、外向フランジ状の曲げ起こし部２８ａを形成している。そして、この曲げ起こし部２８ａ、及び、前記ステアリングコラム６ｃの前端部でこの曲げ起こし部２８ａよりも後ろ寄り部分に、それぞれ複数ずつの透孔３０ａ、３０ｂを形成している。そして、ハウジングを構成する主部２３ｂを射出成形する際に、前記曲げ起こし部２８ａを含む、前記ステアリングコラム６ｃの前端部を、前記主部２３ｂの後端部に包埋して、これらステアリングコラム６ｃと主部２３ｂとを結合固定している。
その他の部分の構成は、上述した実施の形態の第２例と同様であるから、重複する説明は省略する。
【００２３】
［実施の形態の第４例］
図７は、請求項１、４に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合も、ステアリングコラム６ｄの前端縁部を径方向外方に向け、ほぼ直角に折り曲げる事により、外向フランジ状の曲げ起こし部２８ａを形成している。特に本例の場合には、この曲げ起こし部２８ａの外周縁部分に、複数の切り欠き３２、３２を形成している。そして、ハウジングを射出成形する際に、このハウジングを構成する合成樹脂の一部を前記各切り欠き３２、３２内に入り込ませた状態で、このハウジングと前記ステアリングコラム６ｄとを結合固定している。
その他の部分の構成は、上述した実施の形態の第３例と同様であるから、重複する説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、ハウジングを合成樹脂製とする構造に限らず、アルミニウム合金製とする構造でも実施可能である。
尚、ステアリングコラムの前端部をハウジングの後端部に包埋支持する構造で、これらステアリングコラムとハウジングとの結合強度を向上させる為の構造としては、図８〜９に示す様な構造も考えられる。このうちの図８に示した構造は、ステアリングコラム６ｅの前端部に設けた大径円筒部２９ａの形状を円周方向に関する波形としたものである。又、図９に示した構造は、ステアリングコラム６ｆの前端部に曲げ起こし部を形成せず、このステアリングコラム６ｆの前端部にエンボス状の突起３３、３３を形成したものである。何れの構造の場合でも、ステアリングコラムとハウジングとの結合強度を向上させる事はできるが、このステアリングコラムの前端部でこのハウジングの後端部に包埋される部分の見掛け上の厚さ（断面形状に関する外接円と内接円との直径の差の１／２）が大きくなる。この結果、このハウジングの後端部の厚さ寸法が部分的に（波形の頂部や突起３３、３３の頂部に対応する部分で）小さくなり、薄肉・軽量化と、当該部分の耐久性確保との両立が難しくなる可能性がある。これに対して、本発明の場合には、これらの両立が容易である。
【符号の説明】
【００２５】
１ステアリングホイール
２ステアリングギヤユニット
３入力軸
４タイロッド
５ステアリングシャフト
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆステアリングコラム
７ウォーム減速機
８トルク測定器
９、９ａ、９ｂハウジング
１０電動モータ
１１トーションバー
１２入力軸
１３出力軸
１４変位測定器
１５ａ、１５ｂ自在継手
１６中間シャフト
１７車体
１８支持ブラケット
１９支持筒
２０センサハウジング
２１ギヤハウジング
２２円筒部
２３、２３ａ、２３ｂ主部
２４蓋部
２５ａ、２５ｂ転がり軸受
２６ウォームホイール
２７ウォーム
２８、２８ａ曲げ起こし部
２９、２９ａ大径円筒部
３０ａ、３０ｂ透孔
３１補強リブ
３２切り欠き
３３突起

【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にステアリングシャフトを挿通する円筒状のステアリングコラムと、このステアリングコラムの前端部に結合固定され、内部に電動式パワーステアリング装置の構成部品の少なくとも一部を収納するハウジングとを備え、前記ステアリングコラムは金属製であり、このハウジングは、このステアリングコラムを構成する金属に比べて軟質の金属の鋳造品若しくは合成樹脂の射出成形品である電動式パワーステアリング装置用コラムユニットであって、前記ステアリングコラムの前端部に、この前端部を径方向外方に曲げ起こして成る曲げ起こし部と、このステアリングコラムの内外両周面若しくは両側面同士を連通させる除肉部とが形成されており、前記ハウジングは、この除肉部及び前記曲げ起こし部を内部に包埋する状態で、鋳造若しくは射出成形されている電動式パワーステアリング装置用コラムユニット。
【請求項２】
前記ステアリングコラムの前端部に設けられた、前方に向かうに従って直径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい筒状の前記曲げ起こし部と、この曲げ起こし部の大径側端部から前方に向け折れ曲がった大径円筒部と、これら曲げ起こし部及び大径円筒部の円周方向複数箇所に形成された、それぞれが前記除肉部である複数の透孔とを備え、前記ハウジングの後端部が、前記曲げ起こし部及び大径円筒部の内径側と外径側とに存在すると共に、このハウジングを構成する金属若しくは合成樹脂の一部が、前記各透孔内に入り込んでいる、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置用コラムユニット。
【請求項３】
前記ステアリングコラムの前端縁部に設けられた、径方向外方に向け折れ曲がった外向フランジ状の前記曲げ起こし部と、この曲げ起こし部及び前記ステアリングコラムの前端部でこの曲げ起こし部よりも後寄り部分に形成された、それぞれが前記除肉部である複数の透孔とを備え、前記ハウジングの後端部が、前記曲げ起こし部の前後両側及び前記ステアリングコラムの前端部の内径側と外径側とに存在すると共に、前記ハウジングを構成する金属若しくは合成樹脂の一部が、前記各透孔内に入り込んでいる、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置用コラムユニット。
【請求項４】
前記ステアリングコラムの前端縁部に設けられた、径方向外方に向け折れ曲がった外向フランジ状の前記曲げ起こし部と、この曲げ起こし部の外周縁部分に形成された、それぞれが前記除肉部である複数の切り欠きとを備え、前記ハウジングの後端部が、前記曲げ起こし部の前後両側に存在すると共に、このハウジングを構成する金属若しくは合成樹脂の一部が、前記各切り欠き内に入り込んでいる、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置用コラムユニット。

【図１】